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아, 여러분, 안녕하세요! 음… 오늘 제가 여러분께 좀 특별한 이야기를 해드릴까 해요. 약간 과학적이면서도 흥미로운, 그런 얘기 말이죠.
때는… 음… 그냥 오래전 여름이었어요. 마이크 워리스라는 젊은 지질학자가 있었는데, 네브래스카 동부, 풀이 무성한 농지를 탐사하고 있었대요. 과수원 마을에서 멀지 않은 곳이었는데, 거기서 자란 친구였죠. 그러다가 험한 좁은 길을 지나는데, 덤불 속에서 뭔가 희한한 빛이 번쩍이는 걸 봤대요. 궁금해서 올라가 봤더니, 웬걸? 아주 잘 보존된 작은 코뿔소 두개골을 발견한 거예요! 최근에 내린 큰 비 때문에 밖으로 씻겨 나온 거였죠.
알고 보니까, 그 몇 미터 떨어진 곳에 북미에서 발견된 가장 특이한 화석층이 있었던 거예요. 옛날에 마른 물웅덩이였는데, 그게 수십 마리 동물의 집단 무덤이 된 거죠. 코뿔소, 얼룩말 같은 야생마, 검치 사슴, 낙타, 거북이… 이런 애들이 죄다 1200만 년도 안 돼서 어떤 불가사의한 대재앙 때문에 죽은 거예요. 그 시대를 지질학에서는 중신세라고 부르는데, 당시 네브래스카는 마치 지금의 아프리카 세렝게티 평원처럼 광활하고 뜨거운 평원이었대요. 동물들은 화산재 밑 3미터 깊이에 묻혀 있었는데, 문제는, 네브래스카에는 화산이… 한 번도 없었다는 거죠! 참 이상하죠?
지금은 워리스가 발견한 그곳이 애시폴 화석층 주립공원이라고 불린대요. 멋진 방문자 센터랑 박물관도 새로 지었는데, 네브래스카의 지질 발견이랑 화석층 역사를 아주 창의적으로 전시해 놨대요. 센터에는 연구실도 있어서, 관광객들이 유리벽을 통해서 고생물학자들이 뼈를 정리하는 모습을 볼 수도 있대요.
제가 어느 날 아침에 거길 지나가는데, 파란 작업복을 입고 머리가 희끗희끗한 사람이 혼자 연구실에서 뭔가 열심히 하고 있는 거예요. 보니까… 어? BBC 다큐멘터리 ‘호라이즌’을 진행했던 마이크 워리스인 거예요! 애시폴 화석층 주립공원은 좀 외진 곳에 있어서 관광객이 그렇게 많지는 않거든요. 워리스는 저를 데리고 여기저기 구경시켜주는 걸 아주 좋아하는 것 같았어요. 6미터 깊이의 좁은 길 꼭대기까지 데려가서 자기가 발견한 곳도 보여줬죠.
“이런 데서 뼈를 찾는 건 정말 바보 같은 짓이에요.” 워리스가 아주 쾌활하게 말하더라구요. “하지만 저는 뼈를 찾고 있었던 게 아니었어요. 당시 저는 네브래스카 동부의 지질도를 그리려고 생각하고 있었는데, 그냥 이 주변을 돌아다니고 있었던 거죠. 만약 제가 이 좁은 길을 올라가지 않았더라면, 그리고 큰 비가 그 두개골을 밖으로 씻어내지 않았더라면, 저는 그냥 지나갔을 거예요. 이 물건을 전혀 발견하지 못했을 거예요.” 그는 근처에 덮개가 쳐진 곳을 가리켰는데, 그곳이 바로 주요 발굴 현장이었다고 해요. 거기서 약 200마리의 동물들이 뒤죽박죽 섞여서 누워있는 채로 발견됐대요.
제가 왜 이런 데서 뼈를 찾는 게 바보 같은 짓이냐고 물어봤더니, “아이구, 뼈를 찾으려면 노출된 암석이 있어야 하잖아요. 그래서 대부분의 고생물학 연구는 덥고 건조한 곳에서 이루어지는 거예요. 뼈가 많아서가 아니라, 뼈를 발견할 가능성이 높아서죠. 이런 곳에서는,” 그는 광활한 초원을 향해 손을 휘저으며 말했어요. “어디서부터 시작해야 할지 전혀 알 수가 없어요. 대단한 게 있을 수도 있지만, 땅 위에는 어디서부터 찾아야 할지 알려주는 단서가 전혀 없거든요.”
처음에는 그들은 동물들이 산 채로 묻혔다고 생각했대요. 워리스는 1981년 ‘내셔널 지오그래픽’ 기사에서 그렇게 설명했죠. “기사에서는 이 곳을 ‘선사 시대의 폼페이’라고 불렀어요.” 그가 저에게 말했어요. “그건 정말 불행한 일이었죠. 왜냐하면 얼마 지나지 않아 우리는 동물들이 갑자기 죽은 게 아니라는 걸 알게 됐거든요. 그들은 모두 ‘폐골이영양증’이라는 병을 앓고 있었어요. 부식성이 강한 재를 많이 흡입하면 걸리는 병이죠. 그들은 분명히 엄청난 양의 재를 흡입했을 거예요. 왜냐하면 몇 미터 두께의 재가 수 킬로미터나 뻗어 있었거든요.” 그는 회백색의 찰흙 같은 흙덩이를 집어 저에게 건네며 가루를 내서 제 손에 쥐어줬어요. 흙은 가루 같았지만 약간 모래 같았죠. “이걸 들이마시면 정말 괴로울 거예요.” 그가 이어서 말했어요. “정말 가늘고 날카롭거든요. 어쨌든 그들은 잠시 쉬려고 이 물웅덩이로 왔다가 고통 속에서 죽은 것 같아요. 이 재는 모든 것을 파괴할 수 있거든요. 잡초를 덮어버리고, 잎에 단단히 달라붙어서, 물을 마시기에 적합하지 않은 회색 슬러리로 만들어버리죠. 마시면 분명히 불편할 거예요.”
‘호라이즌’ 다큐멘터리에서는 네브래스카에 그렇게 많은 재가 있다는 것이 놀라운 일이라고 지적했대요. 사실, 오래전부터 사람들은 네브래스카에 엄청난 양의 재가 퇴적되어 있다는 것을 알고 있었대요. 거의 한 세기 동안 재는 원료로 채굴되어 코멧이나 에이잭스 같은 가정용 세제를 만드는 데 사용되었죠. 하지만 흥미로운 것은, 누구도 그렇게 많은 재가 어디에서 왔는지 생각해볼 생각을 하지 않았다는 거예요.
“말하기 좀 부끄럽지만,” 워리스는 미소를 지으며 말했어요. “‘내셔널 지오그래픽’ 편집자 중 한 명이 저에게 그렇게 많은 재가 어디에서 왔냐고 물어봤어요. 저는 모른다고 인정할 수밖에 없었죠. 아무도 몰랐어요. 그때서야 저는 그 문제에 대해 생각하게 된 거죠.”
워리스는 샘플을 미국 서부 전역의 동료들에게 보내서 그들이 이것이 무엇인지 알아볼 수 있는지 물어봤대요. 몇 달 후, 아이다호 지질조사국의 빌 보니치센이라는 지질학자가 그에게 연락해서 이 재가 아이다호 남서부의 브루노-자비치라는 곳에서 온 화산 퇴적물과 완전히 일치한다고 알려줬대요. 네브래스카 평원의 동물들을 죽음에 이르게 한 사건은 이전에는 상상도 못했던 규모의 화산 폭발이었던 거예요. 하지만 1600킬로미터 떨어진 네브래스카 동부에 3미터 두께의 화산재 층을 남길 만큼 충분했죠. 결과적으로 미국 서부 아래에는 거대한 마그마, 거대한 화산 열점이 있다는 것이 증명된 거예요. 그것은 약 60만 년마다 재앙적으로 분출하는대요. 가장 최근의 분출은 60만 년 전에 일어났대요. 그 열점은 여전히 그곳에 있대요. 오늘날 우리는 그것을 옐로스톤 국립공원이라고 부르죠.
우리는 우리 발밑에서 무슨 일이 일어나고 있는지 너무 모른다는 생각이 들어요. 포드 자동차 회사가 자동차 생산을 시작하고, 메이저리그 야구 월드 시리즈가 시작된 것이 지구가 핵을 가지고 있다는 것을 알게 된 것보다 더 오래됐다는 것을 생각하면 정말 이상하게 느껴져요. 물론, 대륙이 지구 표면에서 수련 잎처럼 떠다니는 것을 안 것도 겨우 한 세대가 채 안 됐죠. “믿을 수 없지만,” 리처드 파인만은 썼어요. “우리는 태양 내부의 물질 분포에 대해 지구 내부보다 훨씬 더 많이 알고 있습니다.”
지표면에서 지구 중심까지의 거리는 6370킬로미터래요. 그렇게 멀지 않죠. 어떤 사람은 지구 중심으로 우물을 파서 벽돌을 떨어뜨리면 45분 만에 바닥에 닿을 거라고 계산했대요. (물론 그곳에 도착하면 무게가 없겠지만요. 왜냐하면 지구의 모든 중력이 위와 사방에 있고, 아래에는 없기 때문이죠.) 사실, 지구 중심으로 깊이 들어가려고 시도한 사람은 거의 없대요. 남아프리카공화국에 있는 한두 개의 금광이 3킬로미터 이상의 깊이에 도달했지만, 지구상의 대부분의 광산은 400미터가 넘지 않는데요. 지구가 사과라고 가정하면, 우리는 아직 껍질도 뚫지 못한 거예요. 실제로, 껍질을 뚫기에는 아직 멀었죠.
겨우 한 세기 전까지만 해도, 가장 잘 알고 있는 과학자들이 알고 있는 지구 내부는 광부가 알고 있는 것보다 많지 않았대요. 즉, 땅속으로 얼마간 파내려 갈 수 있고, 그러면 바위가 나타난다는 것뿐이었죠. 그러다가 1906년, R.D. 올덤이라는 아일랜드 지질학자가 과테말라 지진의 지진계 기록을 검토하면서, 어떤 충격파가 지구 깊숙이 침투했다가 어떤 각도로 튕겨져 나오는 것을 발견했대요. 마치 어떤 장애물을 만난 것처럼 말이죠. 그는 그것을 토대로 지구가 핵을 가지고 있다고 추론했대요. 3년 후, 크로아티아의 지진학자 안드레 모호로비치치는 자그레브 지진의 곡선도를 연구하다가 비슷한 전환점을 발견했는데, 다만 더 얕은 층에서 일어났대요. 그는 지각과 그 아래층, 즉 맨틀의 경계선을 발견했고, 그 영역은 이후 모호로비치치 불연속면, 줄여서 모호면이라고 불리게 되었대요.
우리는 지구 내부의 층에 대한 막연한 개념을 가지기 시작했대요. 물론 정말 막연한 것이었지만요. 1936년, 덴마크의 과학자 잉게 레만은 뉴질랜드 지진의 지진계 기록을 연구하는 과정에서 핵이 두 개, 즉 내핵과 외핵이 있다는 것을 발견했대요. 내핵은 우리가 지금은 딱딱하다고 생각하고요, 외핵은 액체 상태이고, 자력을 만들어내는 곳이라고 생각하죠.
레만이 지진파 연구를 통해서 지구 내부에 대한 우리의 기본적인 이해를 높이고 있을 때, 캘리포니아 공과대학의 두 지질학자는 이전 지진과 이후 지진을 비교하는 방법을 발명했대요. 그들은 찰스 리히터와 베노 구텐베르크였죠. 공평하지 않은 이유 때문에, 진도의 이름은 거의 즉시 리히터 규모로 불리게 되었대요. (이러한 이유는 리히터 자신과는 전혀 상관이 없었대요. 리히터는 매우 겸손한 사람이었고, 진도 앞에 자신의 이름을 붙이지 않았고, 항상 그냥 "진도"라고 불렀대요.)
많은 비과학자들은 리히터 규모에 대해 오해를 해 왔는데, 지금은 상황이 좀 나아졌을지도 모르겠어요. 예전에는 리히터 사무실을 방문하는 사람들이 그의 걸작을 보고 싶어 했는데, 그것이 기계인 줄 알았던 거죠. 물론, 리히터 규모는 개념이지, 물건이 아니에요. 지상에서 측정한 결과를 토대로 임의로 도출한 지구의 진동 횟수죠. 그것은 지수적으로 상승하기 때문에, 7.3 규모의 지진은 6.3 규모의 지진보다 50배 더 강하고, 5.3 규모의 지진보다 2500배 더 강하대요.
이론적으로 지진에는 상한선이 없대요. 따라서 하한선도 없죠. 진도는 강도를 측정하는 간단한 방법이지만, 파괴 정도를 전혀 설명하지 않는데요. 맨틀 깊숙한 곳에서 발생한 7 규모의 지진은, 예를 들어 650킬로미터 아래에서 발생한 지진은 지상에 아무런 파괴를 일으키지 않을 수 있지만, 지상 6~7킬로미터 아래에서 발생한 훨씬 작은 지진은 광범위한 파괴를 일으킬 수 있대요. 또한, 지반의 성질, 지진 지속 시간, 여진의 빈도와 강도, 그리고 재해 지역의 구체적인 상황에 따라 크게 달라지죠. 이 모든 것은 가장 끔찍한 지진이 반드시 가장 강한 지진은 아니라는 것을 의미하지만, 강도는 분명히 중요한 요소죠.
진도가 발명된 이후, 가장 큰 지진은 (어떤 자료를 사용하느냐에 따라) 1964년 3월에 알래스카 프린스윌리엄 해안에서 발생한 대지진이거나, 1960년에 칠레 연안 태평양에서 발생한 대지진이래요. 전자는 리히터 규모 9.2이고요, 후자는 처음에는 8.6으로 기록되었지만, 나중에 일부 권위자들(미국 지질 조사국 포함)에 의해 9.5로 상향 조정되었대요. 여기서 알 수 있듯이, 지진을 측정하는 것은 항상 정확한 과학은 아니래요. 특히 멀리 떨어진 곳에서 오는 기록을 해석해야 할 경우에는요. 어쨌든 이 두 지진은 모두 엄청나게 컸대요. 1960년 지진은 남아메리카 서부 해안 지역에 광범위한 파괴를 일으켰을 뿐만 아니라, 거대한 해일을 일으켰대요. 해일은 태평양에서 약 1만 킬로미터를 퍼져나가 하와이 섬 힐로 시내의 많은 곳을 덮쳐 500채의 건물을 파괴하고 60명을 사망하게 했대요. 비슷한 충격파가 멀리 떨어진 일본과 필리핀에 도달해서 더 많은 사람들을 죽게 했대요.
그러나 완전히 집중된 파괴 정도만 놓고 말하면, 역사에 기록된 가장 강렬한 지진은 아마도 1755년 만성절(11월 1일)에 포르투갈 리스본에서 발생한 지진일 거래요. 그 지진은 실제로 리스본을 잿더미로 만들어버렸대요. 오전 10시가 되기 직전에, 그 도시는 갑자기 좌우로 흔들리기 시작했대요. 강렬한 흔들림은 무려 7분 동안 지속되었대요. 현재 추정으로는 그 지진의 규모가 9였다고 하네요. 진동의 위력은 너무나 커서, 시의 항구에 있던 바닷물이 쏟아져 나갔다가 15미터가 넘는 거대한 파도로 되돌아와 더 많은 파괴를 일으켰대요. 진동이 마침내 멈추자, 생존자들은 겨우 3분 동안의 평화를 누렸다가 두 번째 지진이 발생했는데, 강도는 첫 번째 지진보다 약간 작았대요. 세 번째, 즉 마지막 지진은 2시간 후에 발생했고요. 모든 것이 끝났을 때, 6만 명이 사망했고, 반경 몇 킬로미터 이내의 거의 모든 건물이 완전히 파괴되었대요. 이에 비해, 1906년 샌프란시스코 지진은 리히터 규모 7.8에 불과했고, 30초도 채 지속되지 않았대요.
지진은 상당히 흔하게 발생한대요. 전 세계적으로 평균적으로 하루에 2.0 규모 이상의 지진이 두 번 발생하는데, 그 정도 강도면 근처에 있는 사람들이 깜짝 놀랄 정도래요. 지진은 종종 특정 지역에 집중되어 발생하는데, 태평양 연안 지역이 대표적이죠. 하지만 지진은 거의 모든 곳에서 발생할 수 있대요. 미국에서는 지금까지 플로리다, 텍사스 동부, 그리고 중서부 북부만이 거의 완전히 안전한 것 같대요. 지난 200년 동안, 뉴잉글랜드에서는 6 규모 이상의 지진이 두 번 발생했고요. 2002년 4월에는 뉴욕 주와 버몬트 주 경계에 있는 샴플레인 호수 근처 지역에서 5.1 규모의 지진이 발생해서 현지에 큰 피해를 입혔는데, 심지어 멀리 떨어진 뉴햄프셔 주에서도 벽에 걸린 사진이 떨어지고, 침대에 있던 아이가 굴러 떨어졌다고 하니, 제가 증명할 수 있죠.
가장 흔한 지진은 두 개의 판이 만나는 곳에서 발생하는데, 예를 들어 샌안드레아스 단층을 따라 있는 캘리포니아 주가 그렇죠. 두 개의 판이 서로 밀고 당기면서 압력이 증가하다가 마침내 한쪽 또는 다른 쪽이 양보하는 거죠. 일반적으로 두 지진 사이의 간격이 길수록, 축적되는 압력이 더 커지고, 대지진의 범위가 더 넓어지게 되고요. 도쿄는 그런 일이 일어날까 봐 특히 걱정하고 있대요. 런던 대학교의 재난 전문가 빌 맥과이어는 도쿄를 "죽음을 기다리는 도시"라고 묘사했대요. (아마 많은 여행 책자에는 그 문구가 없을 거예요.) 일본은 이미 지진이 잦은 나라로 유명하지만, 도쿄는 마침 세 개의 지각판이 만나는 지점에 위치하고 있대요. 1995년에 약 500킬로미터 서쪽에 있는 고베 시에서 7.2 규모의 지진이 발생해서 6394명이 사망하고, 손실액이 990억 달러에 달했다는 것을 기억하실 거예요. 하지만 그것은 아무것도 아니래요. 즉, 상대적으로 작다는 거죠. 앞으로 도쿄가 겪을 수 있는 손실과 비교하면요.
도쿄는 근대에 매우 파괴적인 지진을 겪은 적이 있대요. 1923년 9월 1일 정오가 되기 직전에, 그 도시에서는 유명한 간토 대지진이 발생했는데, 고베 지진보다 10배 이상 강한 지진이었대요. 20만 명이 사망했죠. 그 이후로, 도쿄는 신비롭게 잠잠했고, 그 때문에 지하의 장력이 80년 동안 축적되어 왔대요. 결국에는 터질 수밖에 없다는 거죠. 1923년에 도쿄의 인구는 약 300만 명이었대요. 오늘날에는 인구가 거의 3000만 명에 달하고요. 다음번에 얼마나 많은 사람들이 죽을지 아무도 추측하고 싶어 하지 않지만, 잠재적인 경제적 손실은 7조 달러에 달할 것으로 추정된대요.
더욱 걱정스러운 것은 판 내부 지진이라고 불리는 비교적 드문 지진이래요. 그런 지진은 사람들이 잘 모르고, 어디서든 언제든 발생할 수 있대요. 그것은 판의 경계에서 멀리 떨어진 곳에서 발생하기 때문에 완전히 예측할 수 없죠. 진앙이 매우 깊기 때문에 훨씬 넓은 범위에 영향을 미치는 경향이 있고요. 미국에서 겪었던 그러한 지진 중에서 가장 유명한 것은 1811년에서 1812년 겨울에 미주리 주 뉴마드리드에서 발생한 일련의 세 번의 지진이래요. 12월 16일 자정이 조금 지나서 시작되었는데, 사람들은 가축의 불안한 울음소리에 깨어났대요. (지진 전에 가축이 초조해한다는 것은 근거 없는 이야기가 아니라, 실제로 널리 인정되는 사실이지만, 그 이유는 아직 밝혀지지 않았대요.) 그러고 나서 지구 깊은 곳에서 터지는 듯한 거대한 소리가 들렸대요. 현지 사람들은 서둘러 밖으로 나갔는데, 땅이 1미터 높이의 파도처럼 솟아오르고, 벌어진 틈이 몇 미터나 되는 것을 보게 되었대요. 공기 중에는 강렬한 유황 냄새가 가득했고요. 지진은 4분 동안 지속되었고, 여느 때처럼 재산에 막대한 피해를 입혔대요. 목격자 중에는 화가 존 제임스 오듀본도 있었는데, 그는 당시 그 지역에 있었대요. 지진은 강력한 힘으로 외부로 방사되어 600킬로미터 이상 떨어진 신시내티의 굴뚝을 무너뜨렸대요. 적어도 한 기사에서는 그 지진이 "동부 해안 항구에 있는 배를 손상시키고... 심지어 워싱턴 국회의사당 주변에 세워진 비계도 무너뜨렸다"고 보도했대요. 1월 23일과 2월 4일에는 비슷한 규모의 지진이 연이어 두 번 더 발생했고요. 그 이후로, 뉴마드리드는 계속 안전하다고 하네요. 그것은 놀라운 일이 아니래요. 그런 지진은 같은 장소에서 두 번 발생하지 않는다고 알려져 있대요. 우리가 아는 한, 그것들은 번개처럼 불규칙하죠. 다음번 그런 지진은 시카고 아래에서, 파리 아래에서, 또는 킨샤사 아래에서 발생할 수도 있죠. 사람들은 추측조차 하지 않으려고 한대요. 이런 판 내부의 대지진은 어떻게 발생하는 걸까요? 이유는 지구 깊은 곳에 있죠. 더 많은 상황은 저희도 모른대요.
20세기 60년대에, 과학자들은 지구 내부에 대해 너무 모른다는 사실에 안타까워했고, 그래서 뭔가 조치를 취하기로 결심했대요. 구체적으로 말하면, 그들은 해저에서 (대륙의 지각은 너무 두꺼우니까) 구멍을 뚫어서 모호면까지 뚫고, 맨틀 샘플을 꺼내서 천천히 연구하고 싶어했대요. 그들은 지구 내부의 암석의 성질을 파악할 수만 있다면 지진과 다른 불쾌한 사건들을 예측할 수 있게 될 거라고 생각했대요.
그 프로젝트는 거의 확실히 "모호 시추"라고 명명되었는데, 그것은 정말 재앙적이었대요. 그들은 멕시코 연안에서 4000미터가 넘는 태평양 해수로 드릴을 내리고, 다시 5000미터 이상을 뚫어 얇은 지각 암석을 뚫고 싶어했대요. 외해의 배에서 시추하는 것은, 한 해양학자의 말에 따르면, "엠파이어 스테이트 빌딩 꼭대기에서 이탈리아 스파게티 면으로 뉴욕 보도를 뚫으려고 시도하는 것과 같았다"고 하네요. 모든 노력은 실패로 끝났대요. 그들은 기껏해야 약 180미터 깊이까지 들어갔을 뿐이었죠. 모호 시추는 결국 "시추 불가능"이라고 불리게 되었대요. 1966년에, 비용이 계속 증가하고 성과가 보이지 않자, 의회는 화가 나서 그 프로젝트를 취소했대요.
4년 후, 소련 과학자들은 육지에서 운을 시험해보기로 결심했대요. 그들은 즉시 실행에 옮겨 러시아 콜라 반도에서 핀란드 국경에서 멀지 않은 지점을 선택하고 15킬로미터 깊이까지 뚫기를 희망했대요. 그 작업은 예상보다 훨씬 더 힘들었지만, 소련 사람들은 칭찬할 만한 끈기를 보여주었대요. 19년 후에 마침내 포기했을 때, 그들은 이미 12262미터 깊이까지 뚫었대요. 하지만 저희는 지각이 지구 부피의 약 0.3%에 불과하다는 것을 잊지 말아야 해요. 콜라 시추는 아직 지각의 3분의 1도 뚫지 못했기 때문에, 우리가 지구 내부를 정복했다고 거의 주장할 수 없죠.
이번 시추의 깊이는 제한적이었지만, 발견된 모든 것은 거의 연구자들을 놀라게 했대요. 지진파 연구는 과학자들이 4700미터 깊이에서 퇴적암을 만나고, 그 아래에는 2300미터 두께의 화강암, 그리고 그 아래에는 현무암이 있을 것이라고 예측해 왔고, 그것도 매우 자신 있게 예측해 왔대요. 결과적으로 퇴적암층은 예상보다 50% 더 두꺼웠고, 현무암층은 전혀 발견되지 않았대요. 또한, 지하 세계는 예상보다 훨씬 따뜻했는데, 1만 미터 깊이에서는 온도가 180도까지 올라갔고, 거의 예상의 두 배였대요. 가장 놀라운 것은 깊은 곳의 암석이 물에 흠뻑 젖어 있었다는 것이었대요. 그것은 불가능하다고 여겨져 왔었거든요.
저희는 지구의 깊은 곳을 볼 수 없기 때문에 다른 방법을 사용해야 하는데, 주로 파동이 지구 내부에서 전파되는 형태를 관찰해서 그곳의 상황을 추론하는 거죠. 저희는 소위 킴벌라이트 파이프 (즉, 다이아몬드가 형성되는 곳)에서 맨틀의 상황을 약간 알 수 있대요. 그곳에서는 지구 깊은 곳에서 폭발이 일어나 마그마 폭탄을 초음속으로 지상으로 발사할 수 있대요. 이것은 완전히 불규칙한 현상이래요. 여러분이 이 책을 읽고 있는 동안에도, 킴벌라이트 파이프가 여러분의 뒷마당에서 폭발할 수도 있는 거죠. 그것은 아래로 매우 깊은 곳까지 뻗어 있기 때문에 (200킬로미터 깊이까지), 킴벌라이트 파이프는 지상이나 지상 근처에서는 보통 찾을 수 없는 다양한 것들을 가지고 올라온대요. 감람암, 감람석 결정, 그리고 다이아몬드 같은 것들이요. 다이아몬드를 가지고 올라오는 것은 매우 드문 일인데, 100개의 파이프 중에서 약 1개만이 그런 일을 해낸대요. 킴벌라이트 파이프의 분출물은 많은 양의 탄소를 가지고 올라오지만, 대부분은 증기로 변하거나 흑연으로 변한대요. 단지 드물게, 탄소 덩어리가 적절한 속도로 분출되어 필요한 속도로 빠르게 냉각되어서 마침내 다이아몬드로 변하게 되는 거죠. 바로 이런 종류의 파이프 때문에 남아프리카공화국이 세계에서 다이아몬드를 가장 많이 생산하는 나라가 되었지만, 아마도 다른 나라에 매장량이 더 풍부할 수도 있다고 하네요. 저희가 지금은 모르고 있을 뿐이죠. 지질학자들은 인디애나 주 북동부 근처에 거대한 파이프 또는 파이프 그룹이 존재한다는 징후가 있는 곳이 있다는 것을 알고 있대요. 20캐럿 이상의 다이아몬드가 그 지역 전체의 여러 지점에서 발견되었대요. 하지만 아무도 그 근원을 찾지 못했대요. 존 맥피는 그것이 아이오와 주에 있는 맨슨 크레이터처럼 빙하 퇴적물 아래에 묻혀 있거나 오대호 아래에 묻혀 있을 수도 있다고 지적했대요.
그렇다면 저희는 지구의 내부 상황에 대해 얼마나 알고 있을까요? 거의 모르죠. 과학자들은 일반적으로 저희 발밑의 세계가 4개의 층으로 나뉘어져 있다고 생각한대요. 암석 외피, 뜨겁고 끈적끈적한 암석으로 이루어진 맨틀, 액체 상태의 외핵, 그리고 고체 상태의 내핵이죠. (어떤 사람들은 지구 내부의 각 층의 두께에 대해 더 자세히 알고 싶어할 텐데요. 여기서 몇 가지 데이터를 제공할게요. 평균값을 사용하는 거예요. 0~40킬로미터는 지각이고요, 40~400킬로미터는 상부 맨틀이고요, 상부 맨틀과 하부 맨틀 사이의 과도 지대는 400~650킬로미터에 위치하고요, 650~2700킬로미터는 하부 맨틀이고요, 2700~2890킬로미터는 D 층이고요, 2890~5150킬로미터는 외핵이고요, 5150~6370킬로미터는 내핵이에요.) 저희는 지면의 주요 성분이 규산염이라는 것을 알고 있고요. 규산염은 비교적 가볍고, 그 무게만으로는 이 행성의 전체 밀도를 설명하기에 충분하지 않대요. 따라서 내부에 더 무거운 것이 반드시 있을 거래요. 자기장을 생성하기 위해서는, 내부에 어떤 곳에 응축된 액체 금속 원소대가 반드시 존재해야 한다는 것을 알고 있고요. 이 정도가 모두가 인정하는 내용이죠. 그 외에는 거의 모든 것, 즉 이 몇 개의 층이 어떻게 상호 작용하는지, 왜 그런 식으로 행동하는지, 미래의 어느 시점에 어떤 동작을 할지, 적어도 불확실한 문제이고, 전반적으로 매우 불확실한 문제래요.
저희는 그 중 하나인 지각조차도 논쟁이 치열한 문제라는 것을 알 수 있대요. 거의 모든 지질학 관련 자료는 지각의 두께가 해저에서는 5~10킬로미터이고, 대륙에서는 약 40킬로미터이며, 대산맥에서는 65~95킬로미터라고 알려주지만, 이러한 일반적인 규칙 안에는 많은 불가사의한 변형이 있대요. 예를 들어, 시에라네바다 산맥 아래의 지각 두께는 약 30~40킬로미터에 불과한데, 그 이유는 아무도 모른대요. 지구 물리학의 모든 원리에 따르면, 시에라네바다 산맥은 마치 유사에 빠진 것처럼 가라앉아야 한대요. (어떤 사람들은 그 산맥이 가라앉고 있다고 생각하기도 한대요.)
지구가 어떻게 지각을 갖게 되었는지, 언제 갖게 되었는지, 이 두 가지 문제는 지질학자들을 두 진영으로 나누는데, 한쪽은 지구가 처음 생겨났을 때 갑자기 발생했다는 것이고, 다른 쪽은 서서히 발생했고, 시간이 비교적 늦었다는 것이래요. 사람들은 이러한 문제에 대해 매우 감정적이래요. 예일 대학교의 리처드 암스트롱은 1960년대에 초기 폭발 이론을 제기했고, 그 후 평생 동안 다른 견해를 가진 사람들과 싸웠대요. 그는 1991년에 암으로 사망했는데요. 하지만 1998년 ‘지구’ 잡지 보도에 따르면, 사망하기 직전에 그는 “호주 지구 과학 잡지와의 논쟁에서 자신의 비판자들을 신화의 영구화라고 맹렬히 비난했다”고 하네요. 한 동료는 “그는 눈을 감지 못했다”고 말했대요.
지각과 일부 외층 맨틀을 통틀어 암석권 (그리스어 lithos에서 유래, 암석을 의미)이라고 부르고요, 육계는 더 부드러운 암석층 위에 떠 있는데, 그것을 연약권 (그리스어에서 유래, 힘이 없다는 의미)이라고 부르는데, 이러한 명칭은 항상 만족스럽지 못했대요. 암석권이 연약권 위에 떠 있다는 것은 일정 수준의 부력이 있다는 것을 의미하는데, 그것은 완전히 정확하지 않대요. 마찬가지로, 암석이 평면으로 흐르는 물체처럼 흐른다고 생각하는 것도 오해를 불러일으킬 수 있대요. 암석은 끈적끈적하지만, 마치 유리와 매우 비슷하대요. 그건 불가능해 보이지만, 중력의 지속적인 당김에 따라 지구상의 모든 유리는 아래로 흐르고 있대요. 유럽 교회 창문에서 정말 오래된 유리를 떼어내면, 하단이 상단보다 눈에 띄게 두껍다는 것을 알 수 있을 거래요. 저희가 논의하고 있는 것이 바로 그런 "흐름"이죠. 시계 바늘의 움직임 속도는 맨틀 암석의 "흐름" 속도보다 약 1만 배 더 빠르대요.
이동은 실제로 일어날 뿐만 아니라, 지구의 판이 평면으로 이동하는 것처럼 말이죠, 또한 암석이 소위 대류의 휘젓는 작용에 따라 솟아오르고 가라앉는 것처럼 위아래로도 이동한대요. 대류라는 과정은 18세기 말에 럼포드 백작이 처음으로 추론해 냈고요. 60년 후, 오스먼드 피셔라는 영국 목사는 지구 내부가 액체일 수 있고, 그 위에 물체가 자유롭게 움직일 수 있다고 예견했지만, 그 견해는 오랜 시간이 지나서야 다른 사람들의 지지를 얻었대요.
약 1970년, 지질학자들이 지하가 엉망진창이라는 것을 깨달았을 때, 그 소식은 정말 충격적이었대요. 쇼나 보겔은 그의 책 "벌거벗은 지구: 새로운 지구 물리학"에서 이렇게 말했어요. "그것은 마치 과학자들이 수십 년 동안 지구 대기의 층, 즉 대류권, 성층권 등을 발견한 후에 갑자기 바람을 발견한 것과 같았다."
그 이후로, 대류 과정이 얼마나 깊이 일어나는지는 끊임없는 논쟁거리가 되어 왔대요. 어떤 사람들은 650킬로미터 아래에서 시작된다고 말하고, 어떤 사람들은 3000킬로미터 이상 아래에서 시작된다고 말하고요. 제임스 트레필은 문제가 "서로 다른 두 학과의 두 세트의 데이터가 조화될 수 없다"는 데 있다고 생각한대요. 지구 화학자들은 지구 표면의 어떤 원소들은 상부 맨틀에서 온 것이 불가능하고, 지구 내부의 더 깊은 곳에서 온 것이 분명하다고 말한대요. 따라서 상부 맨틀과 하부 맨틀의 물질은 적어도 때때로 섞인다는 거죠. 지진학자들은 그런 주장을 뒷받침할 증거가 없다고 생각하고요.
따라서 저희는 지구 중심으로 가는 도중에, 어딘가 불확실한 지점에서 연약권을 떠나 순수한 맨틀에 들어간다고 말할 수밖에 없대요. 맨틀은 지구 부피의 82%, 질량의 65%를 차지하는데, 충분한 관심을 받지 못하고 있는 이유는 지구상의 과학자와 일반 독자들이 관심을 갖는 것이 지하 깊숙한 곳 (예: 자기력)이거나 지표면 근처 (예: 지진)이기 때문이죠. 저희는 약 150킬로미터 깊이에 도달하면 맨틀이 주로 감람암이라고 불리는 암석으로 이루어져 있다는 것을 알고 있지만, 그 아래 2650킬로미터는 무엇인지 확실하지 않대요. '네이처' 잡지의 한 보도에 따르면, 감람암이 아닌 것 같대요. 더 많은 상황은 저희도 모른대요.
맨틀 아래에는 두 개의 핵이 있는데, 하나는 단단한 내핵이고, 다른 하나는 액체 상태의 외핵이래요. 말할 필요도 없이, 저희는 두 핵의 성질에 대한 이해는 간접적이지만, 과학자들은 몇 가지 합리적인 가정을 할 수 있대요. 그들은 지구 중앙의 압력이 매우 크다는 것을 알고 있는데, 지상에서 최대 압력의 약 300만 배 이상이래요. 그 정도면 그곳의 암석이 단단해지기에 충분하죠. 그들은 또한