당신이 딛고 있는 대륙—이들은 이동하고 있는가?

대서양 지도를 펴 놓고 살펴볼 때 남‘아메리카’ 대륙 동해안과 ‘아프리카’ 대륙 서해안이 어쩌면 그렇게도 마주 잘 짝이 맞는 듯이 보이는지 유의한 적이 있는가? ‘브라질’의 툭 튀어 나온 부분을 ‘아프리카’의 ‘기니아’ 만에 맞추어 보면, ‘구야나’에서 ‘아르헨티나’에 이르는 해안선에 놀랍게 잘 들어 맞는다. 이 두 대륙은 마치 거대한 조각 그림 맞추기 장난감의 조각들 같다.

만일 이러한 점을 유의해 보았다면, 한 때 남‘아메리카’ 대륙과 ‘아프리카’ 대륙은 실제로 붙어 있던 땅이었는데 어떤 이유로 그들이 분리되어 떨어져 나간 것이 아닌가 하는 생각이 머리에 스쳐 지나갈 것이다. 그렇다면, 아마 당신은 그러한 생각을 불합리하고 단순한 우연의 일치라고 넘겨 버릴지도 모른다.

그러나 이러한 견해가 현재 대부분의 지질학자들에 의하여 신중히 고려되고 있다는 사실을 당신은 알고 있는가? 1960년대 이후 지각 내부의 ‘맨틀’ 위로 대륙들이 실제로 이리 저리 움직인다는 이론은 일반적으로 받아 들여져 왔다.

대륙 이동설

이 학설을 처음으로 제시한 사람은 지질학자가 아닌 독일 기상학자로서, ‘알프레드 베게너’라는 인물이었다. 그는 남‘아메리카’ 대륙과 ‘아프리카’ 대륙이 한 때 함께 붙어 있었을 뿐 아니라 모든 대륙들이 하나의 거대한 지괴로 되어 있었다고 주장하였다. 그는 이 가설적인 고대 대륙을 ‘팬게아’(“모든 땅”이란 뜻)라고 불렀다. 그는 대륙들의 부합상이 현존하는 해안선보다는 대륙붕 윤곽을 이용할 때 더 잘 나타난다는 점을 발견하였다.

오늘날 지질학자들은 정확한 부합상을 알아내기 위하여 지구 위의 대륙의 윤곽을 그리는 데 ‘컴퓨터’를 이용한다. 가상적인 고대의 초대형 대륙의 전형적인 재구성에 있어서, 북‘아메리카’ 남부 해안은 ‘아프리카’ 북서부 해안 반대편에 위치한다. ‘유라시아’가 ‘스페인’을 구심점으로 선회하므로 ‘유럽’의 서해안은 ‘뉴우펀들랜드’와 ‘그리인란드’ 반대편에 위치한다. 남극은 동남 ‘아프리카’ 반대편에 위치해 있고, 그 반대편에 ‘오스트레일리아’가 붙어 있다.

‘베게너’가 1912년에 처음으로 이러한 혁신적인 개념을 내 놓았을 때, 지질학자들 사이에는 의견이 분분하였다. 과학계에 널리 알려진 개념에 반대되는 이론은 어떤 것이든 경계심을 가지고 받아 들이게 된다. 대륙 이동설의 경우는 그 주창자가 지질학회 회원이 아니라는 이유에서 보통 이상으로 냉대를 받았다. 그 이론을 뒷받침하는 상당히 많은 근거가 되는 증거들이 있었지만, 지각이 너무나 단단하기 때문에 후기의 이러한 대륙 이동이란 있을 수 없다는 점이 수학적으로 “증명”되었다. 그리고 대륙을 이쪽 또는 저쪽으로 미는 힘이 어디로부터 발생하는가? 하는 질문이 있었다. 아무도 분석을 통하여 입증될 만한 대답을 제시할 수 없었다. 그리하여 그 학설은 점차 이름있는 과학자들에 의하여 무시당하게 되었다.

그 이론에 대한 증거: 정합(整合)

그러면 무엇 때문에 지질학자들은 대륙 이동설에 대한 그들의 생각을 바꾸게 되었는가? 첫째로, 그들이 다른 방법으로는 설명하기 힘들게 생각되는 여러 가지 증거들이 점차 쌓였다. 그 가운데에는, 지질학적 구성의 유사성, 현재 흩어져 있는 대륙들에서 발견되는 화석 퇴적물 및 지구 자기극의 이동 등이 있다.

지질학적 정합의 한 예로서, 우리는 소위 고생대라고 하는 시기에 이루어졌으며, 후에 그들이 산맥으로 융기되었을 때 노출된 침전물 퇴적층의 연쇄에 관한 이야기를 듣는다. 동북 ‘아메리카’의 ‘애팔래치아’ 산맥에서 동부 ‘그리인란드’로 뻗쳐 있는 적사암, 이판암 및 석탄층의 퇴적층이 발견된다. 그것들은 또한 영국의 고원에서도 발견된다. 비슷한 퇴적물이 ‘스칸디나비아’의 ‘쾰른’ 산지 및 북서 ‘아프리카’의 ‘아틀라스’ 산지에서도 발견된다. 이론상으로 존재하는 ‘팬게아’ 즉 모(母) 대륙에서 이 모든 암석층의 형성은 연속되는 산맥을 이루었던 것으로 믿어지며, 그 잔존물이 현재는 3개 대륙에 널리 분포되어 있다.

대서양 양편에 있는 이들 지층에서 발견되는 화석의 유사성은 그 이론을 더욱 지지하는 논거로 이용되고 있다. 물고기 화석이 풍부하며, 또한 육지 식물들, 거대한 양치류 수림, 거대한 나무들의 화석도 있다. 화석 기록의 정합에 관하여 흔히 인용되는 또 다른 예는 소위 고생대에 살았던 ‘메조사우루스’ 즉 일종의 작은 공룡의 화석이다. 이 공룡의 화석은 서남 ‘아프리카’와 ‘브라질’에서 발견되지만, 지구상 다른 곳에서는 발견되지 않는다. 만일 남‘아메리카’와 ‘아프리카’가 그 당시 붙어 있었다면, 공룡의 분포지는 하나의 연속된 지역이었을 것이다.

이동하는 자기극

더욱 확신을 주는 증거는 극 이동에 관한 신기한 현상에서 나타났다. 지구의 자기극이 이동해 왔다는 신념은 화성암의 자화(磁化) 측정에 근거한 것이다. 뜨거운 바위가 자장 내에서 식어질 때, 그 바위 내의 자기를 띤 광물질 입자들이 자장의 방향에 따라 나열되기 때문에 약하나마 자기가 남게 된다. 이것은 얼어 붙은 나침판과 같이 그 바위가 형성될 때의 지구 자장의 방향을 가리킨다.

당신은 아마 그러한 화석 나침판이 모두 북쪽을 가리킬 것이라고 기대할 것이다. 그러나 놀랍게도 지질학적 연대가 다른 바위들은 여러 다른 방향으로 자화(磁化)되어 있음을 나타낸다. 그것은 마치 자기극이 광범위하게 그리고 지향없이 지구 사방으로 이동하고 있었던 것 같다—그리하여 “극의 방황”이란 표현이 생겨났다.

그러나, 그 방향이 바위의 명백한 잇단 연대에 따라 자리가 잡힐 때, 그 극은 세대마다 확정적인 진로를 따르고 있음이 발견된다. 그뿐 아니라, 동일 대륙 내의 다른 곳들에 있는 암석의 자기를 측정해 보면, 그들은 일정하게 같은 진로를 추적하고 있음이 발견된다.

이러한 발견은 지질학자들을 당황하게 만든다. 지구의 자장에 영향을 미치는 것이 무엇인지는 아무도 모르지만, 지구의 자전이 어떤 면으로인가 틀림없이 관계가 있는 것 같이 보이며 자기극이 지축으로부터 그렇게 멀리까지 이동할 수 있으리라고는 믿기 힘들며, 바위 나침반이 가리키듯 적도를 가로 질렀는지는 분명히 확실치 않다. 물론, 대륙이 지구 위를 미끌어져 다니는 동안 극이 고정되어 있었다면 이동하는 자기 진로는 동일하게 잘 설명될 수 있겠지만, 그것은 더욱 믿기 어려워 보인다.

그 두 가지 믿기 어려운 설명 사이에서 균형을 잡게 해 주는 것은 다른 대륙들에서의 자장 측정이 일반적으로 극에 대하여 전혀 다른 진로를 가리키고 있다는 발견이었다. 이것은 극의 이동으로 설명될 수 없었다. 왜냐 하면 지구에는 하나의 북극이 있을 뿐이며, 그것이 동시에 여러 다른 방향으로 갈 수 없기 때문이다. 이러한 사실은 지질학자들에게 대륙들이 실제로 수천 ‘킬로미터’씩 독립해서 따로 따로 이동하였다는 것을 보여 주는 강력한 증거로 나타났다.

해상(海床)으로부터의 증거

지질학자들로 하여금 최종적으로 대륙 이동설을 믿도록 기울어지게 한 새로운 증거는 해저면으로부터 나타났다. 해상(海床) 탐사는 1955년 국제 지질학해(年)에 실제로 수행되었다. 해양학자들은 해상(海床)을 그리기 위하여 정교한 음향 기구들을 이용하였다. 음향 반향 시간을 측정함으로써, 그들은 해저면에 있는 침전물층 뿐 아니라 그 밑에 있는 현무암 기반의 두께까지도 측정하였다. 그들은 해상에 관한 놀라운 결론에 이르게 되었다: 그들은 이들 해상들이 고정되어 있지 않고 일정한 경계에서 계속 형성되어 가고 있으며 세계적인 규모로 확장되고 있는 듯이 보인다는 결론을 얻었다.

이러한 놀라운 가설에 이르게끔 한 그 발견에 관하여 조사해 보도록 하자. 밝혀진 첫 실마리는 대서양 가운데 있는 기다란 산맥이었다. 거기서 시작하여, 지질학자들은 실제로 지구를 둘러싸고 있는 해양 산맥들의 체계를 지도로 만들었다. 대표적인 산맥은 해상으로부터 융기되어 있는데, 어떤 것은 5‘킬로미터’의 깊이에 최고봉은 해상으로부터 3‘킬로미터’에 이른다. 그 양면에는 높은 고지대의 산맥이 수백 ‘킬로미터’ 뻗어 있다. 인상적인 구조는 그 산맥의 봉우리들을 따라 균열이 진 것처럼 되어 있는 골짜기로서 그 산맥을 갈라서 한 쌍의 나란히 달리는 산맥이 되게 한다.

수면으로부터의 음향 측심 장치는 바다 밑바닥에 구멍을 뚫는 장비를 갖춘 배를 사용함으로 보강되었다. 이 장치는 면밀한 조사 분석을 위하여 바다 여러 지역에서 암석 덩어리를 끌어 올렸는데 어떤 것은 그 길이가 460‘미터’에 달한다. 이 조사 결과 산맥들은 노출된 화성암들이며, 양편에서 97‘킬로미터’ 이상 되는 침전물은 거의 없다는 것을 밝혀냈다. 더 멀리 나가면 그들은 점점 더 두꺼워지는 퇴적층을 밝혀내는데 1.6‘킬로미터’의 두께에 달한다.

그 산맥이 있는 부근 바다에 대한 자기 조사는 또 다른 놀라운 발견을 초래하였다. 거기에는, 자기의 방향이 거꾸로 된 산맥에 병행되게 놓여 있는 암석 줄기가 있다. 그것은 마치 그 바위가 형성될 때, 북극과 남극이 뒤바뀐 것과 같다. 이러한 역전된 자화(磁化) 현상은 일찌기 화산 용암 가운데서 발견되었다. 그러나 대양의 산맥 근처에서 해상(海床) 내에 정상 방향과 도치된 방향으로 동결되어 있는 자극성(磁極性)의 연속적인 기록이 나타난다. 이러한 이상한 변화에 대하여는 아무런 설명이 없다; 결국 아무도 지구에 왜 자장이 있는지 그 이유를 모르며, 그것이 역전되는 이유는 더더구나 모른다. 그것은 단지 창조물에 대한 관찰된 사실일 뿐이다.

해상(海床)의 확장

지질학자들은 이들 세 가지 견해를 해상 확장설이라는 한 가지 가설로 설명한다. 그들은 바다 가운데 있는 산맥은 지각에 있는 균열을 통하여 지구의 가소성 ‘맨틀’로부터 ‘마그마’의 용승류(湧昇流)에 의하여 계속적으로 형성되고 있으며, 해상은 그 균열이 형성됨에 따라 그 균열의 양편으로부터 점점 멀어지고 있다고 추측한다. 이 새로 형성된 암석은 깨끗하며, 퇴적물은 서서히 쌓이고, 어떤 경우 새로운 암석이 노출되고 산맥으로부터 이동되었을 때만 목격될 수 있다. 정상적인 자기극과 역전된 자기극으로 이루어진 병행하는 띠는 지구의 극이 정상일 동안 그리고 그 다음 역전이 되어 있는 동안 ‘마그마’가 새어 나와 굳어질 때 생기는 것이다.

이 발견에 의하면 현재 대서양 해상(海床)은 일년에 약 2.5‘센티미터’씩, 그리고 태평양은 15‘센티미터’ 정도 확장되고 있다고 한다. 그러나 만일 지구가 이러한 경이로운 규모로 해상에 새로운 지각을 형성하고 있다면, 어디선가는 낡은 지각을 제거하고 있을 것이다. 결국, 지구의 전체 표면은 증가되지 않는다. 지구 물리학자들은 추측하기를 지각의 일부가 다른 부분 밑으로 미끌어져 들어가 뜨거운 내부로 떨어져 들어가면, 거기서 녹아 다시 ‘맨틀’ 액체로 되어 버리기 때문이라고 한다. 그들은 이것이 서서히 일어나는 과정이 아니라 지진이나 화산 폭발시에 일어난다고 한다. 그러한 작용은 소멸 경계선을 따라 깊은 해구와 높은 해양 산맥을 형성한다.

판 구조설(板構造説)

해양 산맥과 소멸 경계선에 관한 세계 지도로부터 지질학자들은 전체 지구 표면을 여섯 조각의 커다란 (그리고 몇개의 더 작은) 고정된 암석판으로 나누었다. 글들이 가정한 이들 판들은 산맥들에 형성되어 가고 있으며, 다른 판과의 경계선 쪽으로 ‘콘베어벨트’처럼 이동하고 있으며, 거기서 그들 중 하나가 ‘맨틀’ 밑으로 밀려 들어가 용해된다고 한다. 대륙들은 빙원 위에 세워진 ‘에스키모’의 얼음집 모양으로 이들 판 위로 운반된다.

이것을 판 구조설이라고 하는데, 그 말은 희랍어 “건축가”라는 말에서 유래하였다. 대륙 이동설과 해상 확장설 모두는 이 좀 더 확대된 이론에 포함된다.

이러한 이론이 어떻게 지각의 관찰된 형태를 설명하는 데 이용되는지 몇 가지 예를 살펴보도록 하자. 남북 ‘아메리카’ 및 대서양의 서부 절반을 움직이는 ‘아메리카’ 판은 이론적으로는 대서양 가운데 있는 산맥에서 형성되고 있으며 서쪽으로 움직이고 있다. 남‘아메리카’ 서해안을 따라서 동부 태평양에서 융기된 좀더 작은 판은 ‘아메리카’ 판과 충돌하여 그 밑으로 잠겨 들어간다. 이것은 아마도 남‘아메리카’ 해안에 떨어진 바다 속에 깊은 해구를 만들고 ‘안데스’ 산맥을 ‘아메리카’에서 가장 높은 봉우리로 만드는 원인이 될 것이다. 대양판의 주름지게 하는 작용은 태평양 전 해안에 따라 잦은 지진을 일으킨다. 그 이론에 따르면, ‘맨틀’ 속으로 운반되어 들어간 비교적 가벼운 암석이 용해될 때, 그것은 대륙의 지각에 생긴 균열을 통하여 그 위로 솟아나와 ‘안데스’ 산맥에 있는 화산을 형성한다고 한다.

해양 산맥을 그린 세밀한 지도에 의하면 그것은 실제로 지속성이 있는 것이 아니며, 직각을 이루고 있는 여러 개의 단층에 의하여 파생된다. 그들이 말하는 대로 이들 변태 단층에 따라서, 두개의 이론상의 판들은 수평으로 미끌어진다. 지질학자들은 이러한 운동으로부터 생기는 마찰이 또 다른 지진의 원인이 된다고 생각한다. 이러한 변태 단층 가운데 가장 긴 것 중 하나는 북‘아메리카’ 서해안을 따라 ‘아메리카’ 판과 태평양 판 사이에 있다. ‘캘리포니아’ 사람들에게는 ‘샌 앤드리아스’ 단층으로 잘 알려진 이 선을 따라 태평양 판, ‘아메리카’ 판에 대해서 일년에 5‘센티미터’씩 북쪽으로 이동하고 있다. 그 결과로 생기는 응력이 빈번한 지진을 일으킨다.

‘샌프란시스코’ 시는 이 단층에 비스듬히 놓여 있으며, 남쪽으로 향한 ‘캘리포니아’ 해안은 그것의 서편인 태평양 판에 위치해 있다. 그러므로 현재의 이동이 중단하지 않는다면, 어느 정도의 긴 세월이 흐른 후에는 ‘로스앤젤레스’ 지역이 현재 ‘샌프란시스코’가 있는 곳으로 가까이 접근하게 될 것이라고 예언할 수 있다.

어떤 지역들이 한 때는 현재와 전혀 다른 기후를 가지고 있었다는 증거들은 대륙 이동설이 합당한 것으로 지질학자들로 하여금 보게 한다. 가설적인 ‘팬게아’에서는 오늘날의 대륙들이 남극을 제외하고는 모두 현재보다 상당히 남쪽에 위치해 있었다. 북‘아메리카’와 ‘스페인’ 반도는 적도상에 있었다. 남‘아메리카’, ‘아프리카’, 인도 및 ‘오스트레일리아’는 남극 지역에 있는 남극 대륙 주위에 모두 모여 있었다.

그 이론이 입증될 것인가?

과학자들은 여러 가지 상위한 자료들을 하나의 통일된 생각으로 함께 하나의 이론을 발견하고 만족하고 있다. 그것은 다름 아니라 판 구조설이 지질학을 위해 이바지해 왔다고 그들이 믿는 점이다. 그러나 그것이 최종적이고 정확한 대답이라는 뜻인가? 반드시 그렇지는 않다.

그 이론이 광범위한 성공을 거두는 것같이 보임에도 불구하고, 거기에 적합치 않은 자료들이 아직도 많이 있다. 지질학자들은 세부점들에 대한 해석에서 의견이 분분하다. 계속 연구를 해 감에 따라 이러한 질문들 가운데 어떤 것은 그 이론에 부합되는 방법으로 해답을 얻게 될 것이다. 그 반면, 그와 조화될 수 없는 골치아픈 문제들은 여전히 남아있게 될 것이다.

한 가지 주요 결점은 그 이론의 현재 상태에서도 인정되고 있다. 산맥을 따라서 솟아 올라오는 ‘마그마’에게 주는 힘은 설명되지 않는다. 어떤 지질학자들은 지구의 ‘맨틀’ 내부의 대류에 원인이 있다는 일반적인 설명에 만족해 왔다. 그러나 무엇이 그러한 대류 현상을 일으키며, 그 현상이 변화하는 이유는 무엇인가? 이러한 생각을 자세히 조사해 보면, 그것은 붕괴되고 만다. 공기나 수중에서의 대류는 한맥을 형성하듯 길게가 아니라 축을 중심으로 돈다. 변태 단층을 따라서 대류로부터 치환이 어떻게 일어날 수 있는지 상상하기란 더구나 어려운 일이다.

‘예일’ 대학교의 ‘플린트’와 ‘스키너’ 교수는 그들의 공저 「물리학적 지질학」이란 책에서 다음과 같은 주의를 주고 있다.

“판 구조설은 상당히 많은 질문들에 대답을 주는 것같이 보여 우리로 하여금 그것이 대륙권[지각을 포함하여 굳어진 지구의 외부]을 설명해 주는 오랫 동안 추구해 온 통일된 이론이라고 믿게끔한다. 그러나 우리는 조심하지 않으면 안된다. 기타 이론들 역시 그들의 전망이 밝은 것같이 보여 왔지만, 실은 장기적으로 볼 때 부정확함이 드러났다. 지괴 구조설은 아직까지 유일한 이론인가?”

판 구조설이 시간적인 시험을 통과하고 정확하다는 것이 입증되든 안되든 간에, 우리에게는 지구의 창조주의 위대하신 능력과 지혜에 관한 풍부한 증거들이 있다. 그분에 관하여 시편 필자는 다음과 같이 기록하였다. “주께서 옛적에 땅의 기초를 두셨사오며 하늘도 주의 손으로 지으신 바니이다.” (시 102:25) 여호와께서 수천년 전에 ‘욥’에게 하신 질문들은 아직까지 현대 지질학자들에 의해서도 답을 얻을 수 없는 채 남아 있다. “내가 땅의 기초를 놓을 때에 네가 어디 있었느냐? 네가 깨달아 알았거든 말할찌니라. 누가 그 도량을 정하였었는지, 누가 그 준승을 그 위에 띄웠었는지 네가 아느냐? 그 주초는 무엇 위에 세웠으며 그 모퉁이 돌은 누가 놓았었느냐?”—욥 38:4-6.