대륙 이동설
1915년 독일의 과학자 알프레트 베게너는 지구 초기 ‘판게아’라는 하나의 거대한 땅 덩어리가 여러 대륙으로 나뉘어져 현재의 위치로 이동했다는 대륙 이동설을 주장했다. 대륙 이동설은 아프리카와 남아메리카의 해안선이 정확히 일치하는 이유와 서로 다른 대륙에 살고 있는 동식물들이 비슷한 이유를 설명할 수 있었다. 그러나 베게너는 대륙이 어떻게 이동할 수 있는지에 대해서는 그럴듯한 설명을 제공하지 못했고, 이 때문에 대륙 이동설은 쉽게 받아들여지지 못했다.
대륙의 이동에 대한 단서는 지구 내부의 방사능에서 찾을 수 있었다. 만약 지구 내부에 방사성 물질이 많이 포함되어 있다면 지구 내부는 방사성 물질이 방출하는 방사능에 의해 종래의 생각보다 훨씬 더 뜨거울 것이고, 그 열은 지각 아래에 많은 융해 물질을 만들어 낼 수 있을 것이다. 그렇다면 그 융해된 암석은 대류를 통해 그 위의 얹혀진 지각을 수평으로 이동시킬 수도 있을 것이다. 이러한 가능성은 1920년대 말경에 이미 인식되었지만, 당시에는 그러한 아이디어를 실험이나 관측을 통해 확인할 수 있는 방법이 없었다.
지각 아래에서 벌어지는 대류에 대한 단서는 해저에서 찾을 수 있었다. 1950년대에 핵잠수함이 개발되면서 해양학자들은 해저를 따라 길게 뻗어 있는 해저산맥에 대해 상세한 지식을 얻을 수 있었다. 대서양 중앙에는 그런 해저산맥 하나가 남북으로 길게 뻗어 있는데, 이런 해저산맥의 한가운데는 함몰되어 있으며, 이렇게 함몰된 지역과 해저산맥을 따라 길게 이어져 있는 지역은 다른 지역보다 따뜻하다.
1960년대 지질학자 해리 헤스는 이러한 해저산맥의 특징을 설명할 수 있는 해저 확장 이론을 제안했다. 그의 이론에 따르면 해저 밑에서는 방사능에 의한 열로 융해 물질의 대류가 일어난다. 대류에 의해 융해 물질이 상승하는 곳에서는 해저산맥이 생성되고, 바다와 만나 냉각된 물질은 해양 지각이 되어 그 밑에서 일어나는 대류에 의해 양쪽으로 옮겨지면서 바다를 넓혀간다. 이 가설은 해저산맥의 생성 이유와 해저산맥의 형태 및 높은 온도를 바로 설명할 수 있었다. 그리고 이 가설에 따르면 대륙의 이동도 쉽게 설명됐다. 대륙이 해저 확장에 따라 움직이는 지각 위에 실려 함께 움직인다고만 가정하면 되는 것이다. 그러나 이 해저 확장설은 어떻게 뒷받침될 수 있을까?
모든 암석에는 철과 같은 자성 물질이 포함되어 있는데, 이 자성 물질들은 융해된 상태에서는 자유롭게 움직이다가 냉각되는 순간 그 당시 지구 자기장의 방향과 같은 방향으로 자화된 채 고정되는 성질을 띠고 있다. 따라서 해저 확장 이론이 옳다면, 해저산맥에서 상승하는 융해 물질 속의 자성 물질은 지표면에 이르러 냉각되는 순간 그 당시의 지구 자기장의 방향을 기록하고 있을 것이며, 해저산맥에서 멀리 떨어진 곳일수록 더 과거의 지구 자기장을 기록하고 있을 것이다. 또한 지구 자기장이 실제로 과거 여러 차례에 걸쳐 방향이 역전되었다는 것을 고려하면, 해저산맥 양쪽에는 현재와 같은 방향으로 자화된 자성 물질과 현재와 반대 방향으로 자화된 물질이 번갈아 나타나는 띠가 대칭적으로 나타나게 것이다. 자력 측정 장치를 이용한 해저 탐사 결과는 이러한 예측과 정확히 일치했으며, 심지어 해저에 형성된 자기띠 기록은 육지의 화산 주변에 차곡차곡 쌓여 응고된 용암층에 형성된 자기띠 기록과도 정확히 일치했다. 이는 해저 확장설에 대한 가장 확실한 증거를 제공했다.
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