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- 적도 대서양의 중부 대서양 능선 바닥에 39개의 지진계를 설치
- 해양 지각판 매년 4cm씩 멀어지고 있다.
- 중앙 해저 능선이 지각판을 떼어놓고 있다.

대서양은 다르게 확장되고 있다.
Mid-Atlantic Ridge 아래의 마그마 상향 흐름은 맨틀 아래까지 확장된다.

당기지 않고 밀려남 :
대서양은 꾸준히 더 넓어지고 있다. 그런데 ‘엔진’은 예상과 다르게 작동한다.
이에 따르면 중앙 대서양 해저 산등성이(Mid-Atlantic Ridge)의 마그마는 상단 맨틀에서 표면으로 수동적으로 통과할 뿐만 아니라 하단 맨틀에서 적극적으로 부풀어 오른다. "Nature"에 보고된 것처럼 바다의 확장은 당기는 것처럼 마찬가지로 밀리고 있다. 

▲ 대서양 중앙 해저능선(Mid-Atlantic Ridge)의 지진 측정 네트워크는 왜 새로운 해양 지각이 형성되고 있는지에 대한 놀라운 통찰력을 제공한다. © University of Southampton

바다 중간의 능선은 새로운 해양 지각의 공장이다.
이 불같은 이음새에서 마그마는 표면으로 침투하여 새로운 지각암으로 굳어진다.
대부분의 경우 느리고 꾸준하고 눈에 띄지 않지만 폭력적인 분출도 가능하다.

적극적으로 밀었을까 아니면 수동적으로 당겨졌을까?

이 지각이 만들어진 원인은 논란이 되고 있다.
한 이론에 따르면, 중앙 바다 능선에서 신선한 마그마가 떠오르는 것이 원동력이다.
바다 지각은 그에 의해 해안으로 밀려난다.
더 일반적인 두 번째 이론은 해양 가장자리에서 섭입(攝入;지구의 표층을 이루는 판이 서로 충돌해 한쪽이 다른 쪽의 밑으로 들어가는 현상)된 지각판의 당기는 힘을 모터로 본다.
그들은 바다 지각을 해안 쪽으로 당기며 중앙 바다 능선을 찢는다.

그러나 중앙 바다 능선 아래에서 실제로 어떻게 생겼는지, 거기에서 작동하는 과정은 부분적으로만 알려져 있다.
화학 분석에 따르면 이 이음새에서 팽창하는 마그마는 아이슬란드 해저와 같은 핫스팟과는 다르다. 즉 맨틀 아래에서 나온 것이 아니다.
“중앙 해저 산등성이의 마그마는 일반적으로 상부 맨틀에서 상대적으로 고갈된 암석이 녹은 것으로 여겨진다”고 사우스햄프턴(Southampton) 대학의 매튜 아기우스(Matthew Agius)와 동료들은 설명했다.

Mid-Atlantic Ridge 아래 상류

그러나 이제 대서양 중부 능선의 측정 데이터가 우리에게 더 많은 것을 알려준다.
Agius와 그의 팀은 적도 대서양의 중부 대서양 능선 바닥에 39개의 지진계를 설치했다.
그곳에서 해양 지각판은 매년 약 4cm씩 벗어난다. 처음으로 측정 네트워크를 통해 연구자들은 이 관절 아래의 맨틀 구조를 깊이와 고해상도로 조사할 수 있었다.

▲ 지진 데이터는 마그마가 Mid-Atlantic Ridge 아래 맨틀 아래에서 상승한다는 것을 나타낸다. © 사우스햄프턴 대학교

결과는 놀랍다.
과학자들은 이 중앙 바다 능선에서 지구의 깊은 맨틀에서 나온 물질이 표면으로 매우 잘 운반된다는 증거를 발견했기 때문이다. 이것은 지진파의 감속에 의해 뒷받침되었으며, 이는 깊은 곳에서 더 뜨겁고 더 녹은 물질의 영역을 나타낸다. 또한 깊이 660km에 있는 맨틀 아래로의 전환 영역이 약 ​​10km 증가했다.

▲ Agius와 그의 팀은 적도 대서양의 중부 대서양 능선 바닥에 39개의 지진계를 설치했다.

핫스팟 같은데 열은 조금 낮다.

Agius와 그의 동료들은 "이러한 관찰은 맨틀 하부에서 상부 맨틀로의 물질 이동을 나타내며 이는 Mid-Atlantic Ridge와 연결돼 있다"고 말한다.
특이한 점은 "하부 맨틀에서 발생하는 이러한 상향류는 일반적으로 화산섬을 생성하는 강한 열 이상 현상과 관련이 있다." 아이슬란드 혹은 하와이와 같은 맨틀 기둥도 맨틀 맨 아래에서 발생하지만 연구 지역에 가장 가까운 핫스팟은 약 700km 떨어져 있다.

과학자들에 따르면, 그들의 결과는 이전의 가정과 달리 중앙 바다 능선 아래 맨틀에서 깊은 상승류가 있음을 시사한다.
“이러한 흐름은 아마도 핫스팟보다 더 차갑고 점성이 있을 것이다”고 연구원들은 설명했다. 열 대조가 잘 알려진 맨틀기둥 보다 조금 낮기 때문이다.

이것이 확인되면, 중앙 해양 능선에서 새로운 해양 지각을 생성하는 원동력이 어떤 원인인지에 대한 지금까지의 견해가 바뀔 것이다. 수동적으로 분리돼 상부 맨틀에서 마그마를 전달하는 대신 마그마는 이 이음새의 큰 깊이에서 위쪽으로 활발하게 팽창한다.

대서양 확장 선언

이것은 또한 대서양이 확장되고 있는 이유를 설명 할 수 있다.
그 가장자리의 섭입에 의해 바다 판이 깊이로 끌어 들여지지는 않지만. 이론적으로 대서양은 현재 이론에 따르면 Mid-Atlantic Ridge에서 지각 생산을 유도하는 가장자리에서 당기는 힘이 부족해야 한다. 그러나 '지각 공장'이 상향류에 의해 활발하게 구동되는 경우 이 당기는 효과없이 플레이트를 밀어낸다.

<연구원들은 중부 대서양 능선을 조사했다. © University of Southhampton>

옥스포드 대학의 공동 저자 마이클 켄달은 "이 연구는 중부 산등성이 판 구조론에서만 수동적인 역할을 한다는 오랜 가정을 반박한다"고 말했다. “대신에 대서양 중부에서와 같은 능선의 힘이 새로 형성된 판을 떼어내는 데 중요한 역할을 한다는 것을 암시한다.”
(Nature, 2021; doi : 10.1038 / s41586-020-03139-x)
출처: University of Southampton

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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