생명에 적합하게 설계된 지구 암석덩이

우리는 암석과 금속으로 이루어진 거대한 구형(球形) 우주선의 표면에 살고 있다. 지표 32‘킬로미터’ 정도 파내려가면 소위 ‘맨틀’이라는 곳에 이르게 되는데 그곳에는 생명체는 전연 없고 암석 뿐이다. 사람은, 대부분이 비금속성 원소로 이루어진 지각(地殼) 표면에 살고 있다. 지각은, 몇 십해(垓) ‘톤’에 달한다고 하는 지구 물질 위의 얇은 껍질에 불과하며, 화산 작용으로 용암이 지각 위로 용출된 경우 외에는 사람이 내부 물질을 볼 수 없다. 그러나 사람이 살아가기 위해서는 그 모든 것이 다 필요하다.

지질학자들은 어떻게 하여 지구의 구성에 관해 그런 결론을 내리게 되었는가? 학자들은 지구 내부를 탐색하는 방법이 있으며 그 방법으로 지구의 내부 구조에 관해 어느 정도 설명하기는 하나 그들도 그것이 정확하지 않을 수 있음은 시인한다. 아직 ‘맨틀’까지 파고 들어가 본 사람은 없다. 심지어 지각이 가장 얇아서 그 두께가 5내지 8‘킬로미터’ 밖에 안된다는 바다 밑에서도 파들어가 본 일이 없다. 국제 지구 물리학의 해(1957년 7월부터 1958년 12월까지)에 그렇게 해 보려는 계획을 세운 일이 있었다. 그 계획 즉 소위 ‘모호울’(Mohole)에 관한 보도를 당신도 읽어보았을지 모른다. ‘모호’(Moho)란 지각과 그 아래 ‘맨틀’과의 사이에 있는 경계선을 뜻하는 약어이다. 지각의 성분과 ‘맨틀’ 상부층의 구성이 어떤가 알아보려는 그 계획은 거기에 필요한 엄청난 경비 문제와 전문 기술의 부족 때문에 실패로 돌아갔다.

지진으로 지구 내부를 들여다 보다

이상하게 들릴지 모르지만 지표 아래의 구조를 알아보는 데 큰 도움을 준 것은 지진이다. 그 내부를 알게 되면 지각을 인간의 생존 장소로 적합하게 만드는 요소가 무엇인지를 설명하는 데 도움이 된다. 지진을 연구하는 학문을 “지진학”이라고 한다.

지진학자들은 지진이 있을 때 몇 가지 종류의 진동 곧 파동이 생긴다는 것을 알아냈다. 그 지진파(地震波)는 진원(震源) 즉 지진의 시발점에서 사방으로 퍼져 나아간다. 그 파동은 지구 내부에서 진행할 때에 지구 표면의 만곡과 반대되는 곡선을 그리며, 멀리 떨어진 지점의 지진 관측소에서는 그 지진파를 받아 기록한다. 그 지진파에는 다음 세 가지가 있다. (1) 지각을 따라 진행하는 표면파(表面波), (2) 1차파(“P”파, 혹은 종파), (3) 2차파(“S”파, 혹은 횡파). 후자의 두 지진파는 지구 내부로 진행한다. “P”파는 지하 약 2,900‘킬로미터’ 정도에서 굴절된다. “S”파는 그 깊이 이하에서는 완전히 소멸된다. 그러한 소멸 현상은 ‘맨틀’과 그 아래의 외핵(外核)이 접하는 경계면에서 지진파가 장애물을 만나기 때문이다. “P”파의 일부는 지구의 중심을 향해 계속 진행하는데 반해 “S”파는 2,900‘킬로미터’ 이하로는 진행하지 않는다.

액체 비슷하게 생긴 핵

약 2,900‘킬로미터’의 깊이에서 “S”파가 정지되는 이유는 무엇인가? “P”파의 어떤 부분은 굴절되고 다른 부분은 감속되는 이유는 무엇인가? 분명히 지구 ‘맨틀’ 아래 있는 외핵이 액체이기 때문일 것이다. 그러한 현상은 단단한 금속으로된 물체(종(鍾)과 같은 물체)는 연한 물체보다 진동을 더 잘 전달한다는 사실로 설명할 수 있다. “S”파는 액체를 통과해서 진행할 수 없지만 “P”파는 굴절되거나 속도가 느려진다. 그러한 감속 현상은 약 2,180‘킬로미터’를 지나는 동안 계속된다. 그러므로 지구의 중심을 향해 약 2,180‘킬로미터’ 뻗어 있는 외핵은 액체이거나 액체와 비슷한 성질의 것으로 보인다. 고압과 고온(외핵의 꼭대기는 섭씨 약 2,200도이고, 외핵과 내핵의 경계 근처는 섭씨 약 5,000도이다)하에 있기 때문에 외핵의 암석은 용해된 액체 상태일 것이다.

외핵이나 내핵의 성분은 무엇인가? 외계 공간에서 지구로 떨어지는 운석들을 연구해 보면 지구의 중심핵은 주로 철과 ‘니켈’의 혼합물일 것으로 생각된다. 지진파가 내핵을 진행할 때는 속도가 증가하는데 그 점은 그 내핵이 고체 상태로서 아마 극히 밀도가 크고 단단함을 암시한다.

지각과 그 밑의 ‘맨틀’

지각 위에서 우리가 살아가려면 견고하고 안전성있는 장소가 필요한데 사실상 지구는 그러한 곳을 제공해 주고 있다. 그러나 주로 금속으로만 이루어진 암석으로는 충분치 못할 것이다. 창조주께서는 필요한 기타의 것들을 대기와 지각 가운데 마련해 주셨다. 지각은 비교적 가벼운 암석으로 형성되었는데, 그 성분은 함량의 순서에 따른다면, 산소, 규소, ‘알루미늄’, 철, ‘칼슘’, ‘나트륨’, ‘칼륨’, ‘마그네슘’ 등을 들 수 있다. 둘 다 비금속 원소인 산소와 규소는 무게로 지각의 약 4분의 3을, 부피로는 지각의 93‘퍼센트’를 차지하고 있다. 그리고 물과 공기가 있어서 그것이 지각의 암석을 파괴시켜 토양으로 변화시킨다. 그러나 창조주께서는 그러한 일을 물리적인 수단에만 맡기시지 않으셨다. 그분은 미천한 지렁이를 창조해 놓으셨는데, 그 지렁이는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 많은 일을 하고 있다.

토양에 함유되어 있는 원소에 의하여 식물이 성장하고 또 식물은 지상에 살아 있는 모든 동물의 기본적인 먹이가 된다. (창세 1:29, 30) 지각에 존재하는 기타의 유기물 및 무기물은 건축, 기계, 연료, 화학, 의학 등 여러 가지 면에 이용되고 있다.

지각 아래 존재하는 물질은 화산 활동을 통해 지각을 끊임없이 변화시킨다. 해저 밑의 대류 작용에 의해 600‘미터’ 높이의 대서양 중앙 산령(山嶺)이 생겨났다고 생각되고 있다. 지금 대서양과 접하고 있는 대륙들이 옛날에는 전부 붙어 있었는데 그것들이 점차 분리되고 중앙에 대서양 중앙 산령이 생겨났다고 생각하는 지질학자들도 있다.

바다의 많은 물이 ‘맨틀’에서 나왔다고 하는 이론이 있다. 그렇게 생각하는 이유는 ‘맨틀’의 윗쪽 부분에 사문석(蛇紋石)이란 광석이 들어 있는데 그것은 감람석과 물의 결합체이기 때문이다. ‘맨틀’이 물의 근원인 것은 분명한 것같다. ‘그러나 바다에 엄청난 양의 물을 보라’고 말하는 사람이 있을지 모른다. 양이 많은 것은 사실이다. 그러나 모든 바다가 지각 안에 있고, 부피에 있어서 ‘맨틀’이 지각의 50배 이상이라는 것을 생각할 때에 그것의 가능성은 쉽게 이해할 수 있다.

그러므로 지각은 아주 뜨거운 ‘맨틀’ 위에 놓여 있는 것같다. ‘맨틀’이 적어도 일부는 유연한 상태여서 사실상 지각이 ‘맨틀’ 위에 “떠” 있는 셈이다. 지각 상부의 8‘킬로미터’ 내에서는 32‘미터’ 파들어갈 때마다 섭씨 약 1도씩 올라간다. 깊이 들어갈수록 압력도 높아진다. 물이 스며들어 지구 내부의 뜨거운 암석에 이르게 되면 섭씨 145도까지 과열되어 증기로 방출된다. 그렇게 하여 미국 ‘옐로우스토운’ 공원의 ‘오울드 페이스풀’과 같은 간헐천이 생기게 된 것이다. ‘오울드 페이스풀’의 경우는 많은 양의 물을 공중으로 30‘미터’ 이상 뿜어낸다. 그러한 지하수에 의해 온천수도 생겨나는데 그 온천은 목욕, 세탁, 건물의 난방 및 발전(發電)을 위한 증기의 원천으로 인간에게 요긴하게 사용된다.

지각에 있는 ‘가스’의 압력은 깊은 곳에 있는 물이나 기름을 지표로 끌어 올리는 데 도움을 주며 또한 그 ‘가스’는 연료로 사용되기도 한다. ‘맨틀’ 깊숙히 들어가면 암석이 용해되어 있다. 그것을 암장(岩漿)(영어로, ‘마그마’라고 하는데 그 말은 “반죽”을 의미하는 희랍어에서 나온 말이다)이라고 한다. 암장이 강한 압력을 받으면 구멍이나 틈을 통해 올라와서 지각에 축적되어 있다가 화산 활동으로 분출된다. 그렇게 하여, 많은 암석, 용암, 증기, 먼지, 재, 유독 ‘가스’ 등이 뿜어나온다. 그러한 화산 작용은 파괴적인 면도 있지만, 지각을 비옥하게 하는 물질을 표면 위로 올려주는 역할도 한다.

그러므로 우리 발밑의 지구는 결코 죽어서 활동이 없는 암석의 “무더기”가 아니다. 인간이 쓰레기나 암석 산더미처럼 쌓아올린다 해도 그것은 창조주께서 만들어내신 훌륭한 작품과는 비교할 수 없을 것이다. 인간이 만든 산은 단순한 “흙더미”일 것이다. 그러나 하나님이 만들어 주신 산의 놀라운 특징들 중에 한 가지만 보더라도, 산비탈 샘에서 반짝거리며 흘러내리는 신선한 물을 생각해 보라. 참으로 훌륭한 “수도 시설”이다! 또한 온천, 유황천, 탄산수나 철분천 등등 인간의 건강에 큰 도움을 주는 샘들이 있다.

자장

지구의 무거운 핵으로부터 큰 영향을 받는 또 한 가지 요소는 지구의 자장(磁場)이다. 외핵의 전기적인 흐름이 자장의 주된 원인으로 생각된다. 지구의 자장은, 마치 막대 자석을 자장이 둘러싸고 있듯이 지구를 둘러싸고 있다. 그 자장은 생명에 필수 불가결한 요소이다. 그 자장은, 외계 공간에서 오는 무서운 방사선으로부터 지구를 보호하기 때문이다. 그 자장은 무선 송신과 관련이 있으며 또한 아직 발견되지는 않았지만 다른 면으로도 생명에 유익을 주고 있을 것이다. 태양이나 우주 공간에서 오는 하전 입자들은 자장을 따라 흘러가서 웅장한 극광을 발생시킨다. 선원들이나 여행자들은 지구의 자기에 의존하여 나침판을 사용해 왔다.

지구의 자장은 알 수 없는 원인에 의해 점차 변화되고 있다. 자기 극의 위치가 때때로 변한다. (지구 자장의 북쪽 끝인 “지자기”의 북극과 나침판이 가리키는 “자기” 북극과는 차이가 있다. 지자기의 남극과 자석의 남극도 마찬가지로 차이가 있다) 실제 지리적인 북극(지구 회전축의 북쪽 끝)은 현재 지자기 및 자기 북극에서 수백 ‘킬로미터’ 떨어져 있다. 마찬가지로 실제 남극도 지자기 및 자기 남극과는 위치가 다르다.

세계 여러 곳에 있는 영구 자석화된 암석들을 연구해 볼 때에 아주 오랜 옛날에 지구상의 자기극이 여러 차례 이동한 것 같다. 우리의 놀라운 지구와 관련된 다른 여러 가지 점들과 마찬가지로 그 원인도 알려지지 않았다. 우주 공간의 어떤 점들이 신비에 싸여 있듯이 지구 내부도 현재 많은 신비에 싸여 있다. 그러한 점은 사실상 창조주이며 주권자이신 여호와 하나님에 관하여 ‘이사야’가 말한 다음과 같은 점을 더욱 강조해 주는 것이다.

“누가 손바닥으로 바다 물을 헤아렸으며 뼘으로 하늘을 재었으며 땅의 티끌을 되에 담아 보았으며 명칭으로 산들을, 간칭으로 작은 산들을 달아보았으랴 ··· 보라 그에게는 열방은 통의 한 방울 물 같고 저울의 적은 티끌 같으며 섬들은 떠오르는 먼지 같으니 ··· 그는 땅 위 궁창에 앉으시나니 땅의 거민들은 메뚜기 같으니라. 그가 하늘을 차일같이 펴셨으며 거할 천막 같이 베푸셨[도다].”—이사야 40:12-22.

[11면 도해]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

내핵

외핵

맨틀

지각

1,280‘킬로미터’

2,180‘킬로미터’

2,900‘킬로미터’

5 내지 30‘킬로미터’