대륙 이동설이 설명하지 못하던 대륙을 이동시키는 힘의 근원은 무엇일까?
학자들은 베게너의 대륙 이동설을 기반으로 이를 증명하기 위한 여러 이론들을 연구하였다.
아서 홈즈의 멘틀의 대류
영국의 지질학자인 아서 홈즈는 1929년 대륙 이동의 원동력이 ‘맨틀의 대류’라는 학설을 발표하였습니다.
맨틀이라는 단어는 라틴어의 ‘mantellum’에서 유래하였으며, ‘망토’나 ‘덮개’라는 뜻을 가지고 있습니다.
지각 아래에는 맨틀이 있는데, 윗부분과 아랫부분의 온도 차이로 인해 대류가 일어나면서 맨틀의 위에 있는 지각이 이동하게 된다고 설명하였습니다.
맨틀 대류의 속력은 1년에 몇 cm 정도로 매우 느리며 맨틀에서 대류가 일어나는 온도차는 지구 중심부의 온도가 매우 높기 때문이라고 설명했습니다.
홈즈는 대류가 만들어지는 깊이와 그 크기에 대해서 설명하지 못했지만 현재 판구조론의 많은 내용을 포함하고 있습니다.
대륙 지각과 해양 지각이 함께 이동한다는 점, 맨틀의 대류가 아래로 내려가는 부분에서 지각이 아래쪽으로 당겨지면서 해구가 만들어진다는 점, 맨틀 대류의 상승이 일어나는 부분에서 해령이 만들어진다는 내용이 해당 됩니다.
당시 홈즈의 주장은 실험이나 관찰, 구체적인 증거 자료를 제시할 수 없었기 때문에 받아들여지지 못했습니다.
헤스와 디츠의 해저 확장설
1912년에 타이타닉호가 빙하에 침몰되고, 세계대전에서 잠수함이 나오게 되면서 음파 탐지 기술이 발달되었다.
이로 인해 1920년대에 음파를 이용하여 해저 지형에 대한 조사가 활발하게 이루어지기 시작했습니다.
1947년에 대서양의 중앙에 있는 해저 산맥이 발견되었습니다.
1953년에는 대서양 중앙에 있는 해저 산맥 중심부에 있는 열곡대가 발견되기도 했습니다.
이후 해저 산맥이 지구 전체적으로 분포하고 있다는 것이 밝혀지면서 해저 확장설이 나오게 되었습니다.
1960년에는 해리 H, 헤스가, 1961년에는 로버트 S. 디츠가 각각 해저 확장설을 발표하였습니다.
헤스의 연구내용
해리 헤스(Harry Hess, 1906-1969)는 프린스턴 대학의 지질학 교수이며 2차 세계대전 중 공격 수송선 케이프 존스의 선장이었습니다.
그는 해군 복무 중에도 승무원의 협력으로 전투에서 전투로 순항하는 사이에 태평양에서 반향 측량을 수행하였습니다.
1962년에 “해양 분지의 역사”(History of Ocean Basins) 라는 제목의 논문으로 연구결과를 발표했습니다.
논문에서 Hess는 해저 확장이 어떻게 작동 하는지에 대한 기본 사항을 설명했습니다. 녹은 암석 (마그마) 이 지구 내부에서 중앙 해령을 따라 스며나와 새로운 해저를 생성합니다. 이 해령은 활성 해령에서 멀어지고 결국에는 가라앉습니다.
헤스의 이동성 해저 개념은 몇 가지 매우 수수께끼 같은 지질학적 질문에 대해 설명했습니다. 바다가 그 오랜 동안 존재했는데 왜 해저에 퇴적된 퇴적물이 그토록 적은가?
헤스는 이것이 최대 3억년이라 말합니다. 이 간격은 대략 해저가 능선에서 해구로 이동하는 데 필요한 시간이라고 합니다.
해구에서는 해양 지각이 해구로 내려가 파괴되고 마그마는 중앙해령을 따라 지속적으로 상승하고새로운 해양 지각의 생성으로 완료됩니다. 이러한 해저 재활용은 해저의 가장 오래된 화석이 약 1억 8천만 년을 넘지 않은 이유라고 말합니다.
가장 중요한 것은 헤스의 생각이 베게너의 대륙 이동 이론을 괴롭혔던 문제, 즉 대륙은 어떻게 움직이는가?라는 문제를 해결했다는 것입니다.
1962년에 Hess는 자신의 가설을 테스트하고 회의적인 과학계를 설득하기 위한 확실한 증거가 여전히 부족하다 는 것을 잘 알고 있었습니다.
연대 측정 연구를 통해 해저가 능선에서 멀어질수록 나이가 많아진다는 사실이 밝혀지고 이 이론은 더욱 강화되었습니다.
지진 데이터는 해양 지각이 실제로 해구 속으로 가라앉고 있음을 확인했으며, 지질학적 추론에 기초한 헤스의 가설을 입증했습니다. 해저가 중앙해령을 따라 펼쳐져 있다는 그의 기본 생각은 시간의 시험을 잘 견뎌냈습니다.
수년간 프린스턴 지질학과의 학과장을 역임했던 헤스는 1969년에 사망했습니다.
디츠의 연구내용
디츠(Robert Sinclair Dietz, 1914-1995)는 일리노이 대학교에서 교육을 받고 학사, 석사를 받았습니다.
1941년 대학원 과정을 마친 후 Dietz는 30년 동안 정부 과학자로 일했습니다.
그는 1946년부터 1963년까지 미국 Navel Electronics Laboratory에서 해저 연구에 종사했으며 그 후 워싱턴 DC의 USCGS, 1976년까지 국립해양대기청에서 근무했습니다.
1950년대와 1960년대 동안 디에츠는 해저의 움직임과 이후의 해저 확장(Sea Floor Spreading)을 옹호했습니다.
해저 확장에 대한 Dietz의 관심은 그가 다음과 같은 연구 결과에 참여한 이후부터 시작되었습니다.
- 대륙에 비해 해저에는 퇴적물이 거의 없었습니다.
- 1952년에 Dietz는 Menard와 함께 태평양 해저에서 균열대를 발견했으며 이는 해저 확장에 대한 그의 아이디어로 이어졌습니다.
- 화석 증거에 따르면 해저는 대륙보다 훨씬 더 젊었습니다.
- 기요(정상이 평평한 해산)는 기울어져 깊은 해구 속으로 움직이는 것처럼 보였습니다.
- 1953년 일본에서 풀브라이트 펠로우십을 하는 동안 그는 일본이 만든 북태평양의 소리를 분석하여 미드웨이에서 캄차카 해구까지 북서쪽으로 이어지는 황제 해산 산맥의 지도를 작성하고 명명했습니다. 그는 1953년 점심을 먹으면서 동료 과학자인 로버트 피셔(Robert Fisher)에게 이 해산의 줄이 ‘일종의 컨베이어 벨트 위에 있음에 틀림없다’고 언급했습니다.
역사에 대한 인류의 호기심에 대해서
지구의 근원을 정리하기 위해 많은 사람들이 다양한 방법을 통해 노력을 했다.
근 100년 사이에 지질학자들의 이론과 과학적인 접근들은 이론을 사실로 생각하게 만들어가는 과정이 되었다.
그러나 한편으로 생각하면 지구의 역사는 과학자들의 가설과 퍼즐처럼 맞추어진 부분적 증거들의 조합이 아닐까?
당대에 외면받던 이론이 후대에 주목을 받는다. 관심을 가지고 진실에 다가가보자.