안녕하세요.
제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.
지진 피해 사진입니다. 우리가 살고 있는 땅이 지구 내부의 강력한 힘으로 움직여서 일어나는 현상이죠. 사실 지금도 우리가 느끼지 못할만큼 아주 조금씩 지각이 움직이고 있을지도 모르겠습니다.
지진, 해일, 화산 등 지각이 변화하고 움직이는 자연현상은 빈번하게 발생합니다. 과학자들은 오래전부터 지구의 지각, 대륙이 어떤 원리로 움직이는지에 대해 연구해왔습니다. 현재 지질학자 대부분은 '판 구조론'이라는 이론을 받아들이고 있습니다. 이번 시간에는 '판 구조론'이라는 지각 변동 이론이 정립되는 과정(역사)을 알아보도록 하겠습니다.
*** 대륙 이동설 [continental drift theory, 1912년]
대륙 이동설은 독일의 학자인 알프레트 베게너(Alfred Lothar Wegener, 1880~1930)가 주장한 학설입니다.
베게너는 아주 오래전 하나의 큰 대륙이었던 지각이 서서히 갈라져 이동하여 지금의 지구 대륙의 모양을 이루었다고 주장했습니다.
그림으로 한 번 볼까요?
약 2억년 전에는 하나의 대륙(판게아, PANGAEA)이었던 지구의 지각이 서서히 움직여서 현재의 모습으로 변화하는 것을 그림으로 볼 수 있네요.
현재 세계 지도를 2억년 전으로 되돌리면 아래와 같은 모습이겠군요.
그렇다면 베게너는 어떤 근거로 대륙 이동설을 주장했을까요?
지금 떨어져 있는 대륙들이 약 2억년 전에 모여있었다는 증거를 알아봐야겠죠?
■ 대륙 이동설의 증거
먼저 남아메리카 대륙의 동쪽 해안선과 아프리카 대륙의 서쪽 해안선이 마치 퍼즐처럼 맞아떨어지는 모양이라는 증거를 들었습니다.
보라색의 남아메리카(SOUTH AMERICA)와 붉은색의 아프리카(AFRICA) 대륙이 보이시죠?
어떠세요? 정말 퍼즐처럼 해안선이 잘 맞아떨어지지 않나요?
움직이는 그림으로도 볼게요.
다음 증거는 화석의 분포입니다.
지금은 멀리 떨어져있는 여러 대륙에서 같은 종류의 생물 화석이 발견된 것인데요, 그림으로 확인해볼게요.
현재 멀리 떨어진 대륙에서 발견되는 같은 종의 화석들을 여러 색깔의 띠로 표시를 해놓았습니다. 이 띠를 한 번 맞춰보면 아래와 같이 되는데요.
아주 오래전 이렇게 대륙이 붙어있지 않았다면 이렇게 같은 종의 생물의 화석이 여러 대륙에서 발견되지 않았을 겁니다.
다른 증거들과 함께 대륙 이동설의 증거 4가지를 정리해봅시다.
▶ 대륙 이동설의 증거
- 큰 대륙의 해안선 모양이 일치한다.
- 멀리 떨어진 대륙에서 같은 종의 생물 화석이 발견된다.
- 멀리 떨어진 대륙에 있는 빙하의 흔적이 남극 대륙의 것과 같다.
- 멀리 떨어진 대륙에 있는 산맥이 서로 연결되는 모양이다.
베게너는 이러한 증거들을 이론으로 정립하여 대륙 이동설을 주장했으나 당시 학계에서 무시를 당했습니다. '증거는 그렇다고 치자. 그럼 어떻게 이 큰 대륙이 쪼개져서 움직인 것이가?'라는 질문에 답을 하지 못했기 때문이죠.
대륙이 이동하는 원동력을 설명하지 못했기 때문에 무시를 당했던 대륙 이동설은 이후 다른 과학자들에 의해 부활하게 됩니다.
*** 맨틀 대류설 [convection current theory, 1928년]
맨틀 대류설은 영국의 학자인 아서 홈스(Arthur Holmes, 1890~1965)가 주장한 학설입니다.
지구 내부 구조의 대부분을 차지하는 맨틀이 움직여서 그 위에 있는 지각이 이동한다는 이론이죠. 지구 내부 구조에 대해서는 다음 자료를 참고하세요.
● 지구 내부 구조
홈스는 유동성이 있는 맨틀의 아래쪽 온도가 높아서 위로 이동하고 상대적으로 차가운 윗부분이 아래로 내려가는 대류 현상에 의해 지각이 움직인다고 주장했습니다. 대륙 이동설을 주장했던 베게너가 설명하지 못한 대륙을 이동시키는 원동력을 '맨틀의 대류'라고 발표한 것이죠.
하지만 이 학설도 학계에 받아들여지지 못했습니다. 맨틀이 대류한다는 증거를 설명하지 못했기 때문이죠.
*** 해저 확장설 [sea-floor spreading theory, 1962년]
헤스(Harry Hammond Hess, 1906~1969)
디츠(Robert Sinclair Dietz, 1914~1995)
해저 확장설은 미국의 과학자인 헤스, 디츠가 주장한 대륙 이동 학설입니다.
깊은 바다에서 맨틀이 상승하는 곳에 새로운 지각이 만들어지고 맨틀 대류의 방향으로 이동하면서 바다가 넓어진다는 이론입니다. 오래된 지각은 다시 밑으로 침강해서 소멸한다고 하였고요.
바다 깊은 곳에는 마그마가 솟아오르는 산맥이 있습니다. 이 산맥을 해령[oceanic ridge, 海嶺]이라고 합니다. 령(嶺)이라는 한자는 '산봉우리, 산맥'을 의미하죠. (대관령, 추풍령 등)
해저 확장설의 증거는 크게 두 가지입니다.
해령에서 가까울 수록 지각의 나이가 젊고, 멀 수록 나이가 많다는 점.
또, 해령에서 멀어질수록 퇴적물의 두께가 두껍다는 점이죠.
해령에서 새로운 지각이 계속 생성된다는 증거입니다.
이렇게 여러가지 지각 변동 이론이 발표가 되었고, 현재 대부분의 과학자들에게 인정을 받고 있는 이론이 탄생합니다.
*** 판 구조론 [plate tectonics]
판 구조론은 지구 표면이 여러개의 큰 판으로 이루어져 있고, 맨틀의 대류로 인한 판의 움직임에 따라 판의 경계에서 화산, 지진 등 지각 변동이 일어난다는 이론입니다.
현재 과학자들이 생각하는 지구 표면의 판을 나타낸 그림입니다. 여러 판들을 색깔로 구분해놓았네요. 그리고 빨간색 화살표로 판의 이동 방향을 나타냈고요.
굵은 검정선은 판의 경계인데요, 이 곳에서는 판이 멀어지고, 가까워지면서 수많은 지각 변동이 일어나고 있습니다.
판 구조론은 대륙 이동설, 맨틀 대류설, 해저 확장설을 모두 종합하여 이루어진 이론이지요.
다음 시간에는 이 판 구조론에 대해서 더욱 자세하게 알아보도록 하겠습니다.
지각 변동 이론 역사의 흐름을 다시 한 번 읽어보시길 바랍니다.
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