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▲Johan Lissenberg

 

▲Arito Sakaguchi/IODP/TAMU

국제해양탐사프로그램 연구팀이 2023년 미국 과학시추선 조이데스 레졸루션호(오른쪽)를 타고 대서양 아틀란티스 대산괴 지하 1268m의 맨틀 암석을 채취했다. 암석을 현미경으로 확대해 보면 변성된 감람석 결정(금색)이 눈에 띈다.

국제해양탐사프로그램(IODP) 연구팀이 지각 밑에 있는 암석층인 맨틀에서 깊이 1268m 원통형 암석 시료를 채취했다. 그동안의 맨틀 시추 중 가장 깊은 곳에서 가져온 것이다. 해당 결과는 8월 8일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표됐다. ^{doi:  10.1126/science.adp1058}

연구팀은 2023년 5월, 미국의 과학시추선 ‘조이데스 레졸루션’호를 타고 대서양 중간의 아틀란티스 대산괴로 향했다. 대륙 지각을 통해서 맨틀에 닿으려면 지표면 30~35km 아래까지 시추해야 한다. 바다 밑 해양 지각에서는 맨틀에 닿기가 상대적으로 쉽다. 새로운 해양 지각이 생성되는 해저 산맥 부근에서는 맨틀 암석이 마그마와 함께 지표면까지 올라와 상대적으로 얕게 시추해도 되기 때문이다.

연구팀의 최초 시추 계획은 200m였다. 하지만 시추 과정이 예상보다 순조롭게 이뤄졌고, 연구팀은 해저 바닥부터 1268m 아래까지의 상부 맨틀 시료를 채취할 수 있었다. 이 시료를 분석하면 상부 맨틀의 조성과 함께, 해양 지각판 생성 과정에 대한 중요한 단서를 찾을 수 있다.

연구팀은 논문을 통해 “맨틀 암석 시료를 분석한 결과, 이전에 다른 곳에서 시추한 맨틀 암석 시료보다 휘석 광물 함량이 훨씬 낮았다”고 밝혔다. 휘석은 지구의 지각과 맨틀에서 흔히 발견되는 광물로, 지구의 화학적 조성과 구조를 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 

또한 맨틀 내부에서의 용융물 흐름이 수직이 아니라 비스듬하게 상승하는 모습도 관찰했는데, 이 발견도 기존의 맨틀 모형과 일치하지 않는다. 연구팀은 “해양 지각에서 형성되는 맨틀 암석의 화학 조성을 이해하는 데 도움이 될 것”이라고 의미를 밝혔다.

1985년부터 약 40년간 지구의 깊은 내부를 연구하는 데 중요한 역할을 했던 조이데스 레졸루션호는 이번 연구를 마지막으로 퇴역했다. 미국 국립과학재단이 2023년 8월 시추선의 운영 비용을 감당하기 힘들다고 발표한 것이다. 따라서 앞으로 맨틀 시추는 쉽지 않을 전망이다.