대륙 이동설

1915년 알프레트 베게너는 지구 초기에 하나의 거대한 땅 덩어리였던 ‘판게아’가 여러 대륙으로 나뉘어 현재의 위치로 이동했다는 대륙 이동설을 주장했다. 베게너는 대륙 이동설을 뒷받침하기 위해 다양한 증거를 제시했다. 첫째, 현재 떨어져 있는 여러 대륙의 해안선이 서로 들어맞는다. 특히 아프리카 서해안과 남아메리카 동해안의 해안선이 그러하다. 둘째, 현재 떨어져 있는 대륙들의 지질학적 구조가 연속적으로 이어지는 곳이 있다. 예컨대 해안선이 일치하는 아프리카 서해안과 남아메리카의 동해안은 같은 순서로 쌓인 지층을 가지고 있다. 셋째, 과거 붙어 있었을 것으로 추정되는 대륙에서 비슷한 종의 동식물과 화석들이 발견된다. 베게너는 캥거루처럼 새끼를 주머니에 넣고 다니는 유대류가 오스트레일리아와 남아메리카에서만 서식한다는 점에 주목했는데, 그는 과거에 오스트레일리아가 남극 대륙을 다리 삼아 남아메리카 대륙과 연결되어 있었다고 주장했다. 또한 글로소프테리스라는 식물의 화석은 남아메리카, 아프리카, 인도, 오스트레일리아 지역 모두에서 발견되었다.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.

베게너는 대륙이 대양의 해양 지각을 부수며 이동했다고 설명했다. 실제로 남북 아메리카의 서해안에는 비교적 새로운 산들이 있는 반면, 동해안에는 오래된 산들만 있다. 베게너는 이를 남북 아메리카 대륙의 서해안에 형성된 산악 지대가 두 대륙이 해양 지각을 밀고 나가면서 생긴 자연스러운 결과로 설명했다. 그러나 당시 대부분의 학자들은 해양 지각이 단단하고 유연성이 없기 때문에 베게너의 설명처럼 대륙이 이동할 수는 없다고 반박했다. 또한 베게너는 지표면에 작용하는 지구의 중력과 지구 자전에 의한 원심력의 합력 중 수평 방향 성분인 이극력이 대륙을 적도 방향으로 움직이게 하는 원동력이라고 주장했으나, 당시의 학자들은 정확한 계산을 통해 이극력의 크기가 대륙을 움직이기에는 터무니없이 작다는 것을 증명했다. 이러한 이유들로 베게너의 대륙 이동설은 쉽게 수용될 수 없었다.

1920년대 아서 홈스는 대륙 이동의 근본 원인이 지구 내부의 방사능일 수 있다고 주장하였다. 만약 지구 내부에 방사성 물질이 많이 포함되어 있다면 지구 내부는 이 물질이 방출하는 방사능에 의해 종래의 추정보다 훨씬 더 뜨거울 것이고, 이 열은 지각 아래에 많은 융해 물질을 만들어 낼 수 있을 것이다. 그렇다면 융해된 뜨거운 물질은 상승, 수평 이동, 냉각 및 하강의 순환을 지속하는 대류를 통해 그 위에 얹어진 지각을 이동시킬 수 있다. 하지만 당시에는 이러한 생각을 실험이나 관측을 통해 확인할 수 있는 방법이 없었다.

지각 아래에서 벌어지는 대류에 대한 홈스의 주장은 1950년대에 이루어진 해저 탐사 기술의 발전에 의해 설득력을 얻게 되었다. 해양학자들은 이 기술을 활용하여 해저를 따라 길게 뻗어 있는 해저 산맥에 대해 상세한 지식을 얻을 수 있었다. 대서양 중앙에는 해저 산맥 하나가 남북으로 길게 뻗어 있는데, 이 해저 산맥의 한가운데는 화산의 분화구처럼 함몰되어 있으며, 이렇게 함몰된 지역과 해저 산맥은 다른 지역보다 따뜻했다.

1960년대 지질학자 해리 헤스는 이러한 해저 산맥의 특징을 설명할 수 있는 해저 확장 이론을 제안했다. 그에 따르면 해저 밑에서는 방사능에 의한 열로 융해 물질의 대류가 일어난다. 대류에 의해 융해 물질이 상승하는 곳에서부터 해저 산맥이 생성되며, 바닷물에 의해 냉각된 융해 물질은 해양 지각이 되어 그 밑에서 일어나는 대류에 의해 양쪽으로 옮겨지면서 해양 지각을 넓혀 간다. 이 이론은 해저 산맥의 생성 이유와 해저 산맥의 형태 및 높은 온도를 설명할 수 있었다. 그리고 이 이론에 따르면 대륙의 이동도 쉽게 설명됐다. 대륙이 해저 확장에 따라 움직이는 지각 위에 실려 함께 움직인다고 가정하면 되었기 때문이다.

해저 확장 이론은 다음과 같은 증거로 뒷받침되었다. 모든 암석에는 철과 같은 자성 물질들이 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, 해저 산맥 아래에서 상승하는 융해 물질 속의 자성 물질은 지표면에 이르러 냉각되는 순간 그 당시의 지구 자기장의 방향을 기록하고 있을 것이다. 그리고 해저 산맥에서 멀리 떨어진 곳일수록 더 먼 과거의 지구 자기장 방향을 기록하고 있을 것이다. 또한 지구 자기장이 실제로 과거 여러 차례에 걸쳐 방향이 역전되었다는 것을 고려하면, 해저 산맥 양쪽에는 현재와 같은 방향으로 자화된 자성 물질과 현재와 반대 방향으로 자화된 자성 물질이 번갈아 나타나는 자기띠가 대칭적으로 나타날 것이다. 이러한 예측은 자력 측정 장치를 이용한 해저 탐사 결과와 정확히 일치했으며, 심지어 ㉤해저에 형성된 자기띠 기록은 육지의 화산 주변에 아래에서부터 차곡차곡 쌓여 응고된 용암층에 형성된 자기띠 기록과도 정확히 일치했다. 이는 해저 확장 이론에 대한 가장 확실한 증거를 제공하였다. 이로써 대륙 이동설은 강력한 이론적 토대를 구축하게 되었다.

퀴즈

윗글을 바탕으로 <보기>를 이해한 것으로 적절하지 않은 것은?

해저에 형성된 자기 기록(위에서 내려다 본 모습)과 육지의 화산 주변 용암층에 형성된 자기 기록(옆에서 본 모습)의 대응 관계. ○는 현재와 같은 방향으로 자화된 물질을 뜻하고, ×는 현재와 반대 방향으로 자화된 물질.

ⓐ는 ⓑ보다 먼저 형성되었을 것이다.
ⓓ와 ⓕ는 같은 시기에 형성되었을 것이다.
ⓔ는 ⓖ보다 나중에 쌓였을 것이다.