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Earth & Planetary Science
2008.04.06 13:03

마그마의 바다 형성 요인

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{ 지구의 형성과 진화에 대한 연구는 아직 많은 과제를 남겨두고 있으며, 현재까지 연구된 내용 중에도 가설적인 것들이 매우 많습니다. 그 뿐 아니라 과거와 현재의 연구 가설의 차이에서 오는 내용의 혼재도 많습니다. 따라서, 가능한 한 최근의 연구 결과를 고려하되, 그것이 다른 이론들처럼 견고한 위치를 점하고 있지는 않음에 주의하여야 합니다. }

 

원시 지구에서 「마그마의 바다」 형성에 기여한 에너지 공급원은 「방사성 원소의 붕괴」와 「미행성체의 충돌」 두 가지로 나누어 볼 수 있습니다. 불안정한 방사성 원소는 붕괴하면서 입자나 에너지를 방출합니다. 방사성 원소 중에서도 특히 반감기가 짧은 방사성 원소들은 초기 지구에 많은 열을 공급하였습니다. 한편, 원시 지구의 중력에 붙잡혀 낙하하는 미행성체들이 가지고 있던 운동에너지는 충돌과 함께 열에너지로 전환되면서 원시 지구에 열을 공급합니다.

 

미행성체는 충돌의 결과 탈기체(outgassing) 현상을 일으킵니다. 충돌의 결과로 물질이 증기가 되어 빠져나오는 것입니다. 이로 인해 미행성체의 충돌 직후부터 원시 지구 둘레에 일시적으로나마 기체 물질이 형성되었을 것입니다. 하지만, 지구가 현재 크기의 20-40%가 될 무렵에나 안정적으로 대기를 가질 수 있었을 것으로 추정됩니다. 질량이 충분히 성장해야 대기를 유지할 수 있기 때문입니다. 이 때의 대기 구성 성분은 대부분 수증기였으며 이산화탄소도 일부 포함되어 있었을 것입니다. 원시 지구가 현재 지구 크기의 절반 가까이 되었을 무렵 대기는 충분히 두터워지고, 수증기와 이산화탄소 등에 의한 보온효과도 매우 커집니다. 

 

외부의 에너지원에서 입사된 에너지가 분배되는 과정에서 선택흡수가 발생해 온도가 상승하는 것은 온실효과이며, 내부의 에너지가 이탈하지 못함으로써 발생하는 온도의 상승은 보온효과입니다. 옷을 입음으로써 우리 몸이 발생시킨 열이 외부로 빠져나가는 것을 막고 그 결과로 체온 상승을 일으키는 것과 같은 과정입니다.


원시 대기의 높은 보온 효과는 지구 내부에서 발생한 에너지가 복사의 형태로 지구를 벗어나는 걸 막아줍니다. 그 결과 지표면의 온도는 크게 상승하고, 암석의 용융점(약 1,500K)에 도달하여 지표 암석을 녹임으로써 마그마의 바다를 형성합니다.

 

정리하면, 마그마의 바다 형성에는 반감기가 짧은 방사성 원소의 붕괴와 미행성체의 낙하로부터 얻어지는 열에너지가 원시 대기의 높은 보온 효과를 통해 지구의 온도를 상승시킴으로써 형성된 것입니다.

 

 

참고 문헌

- 지구라는 행성, 개정판, 최진범 외, 1995, 춘광

- An Introduction to Astrobiology, I. Gilmour and M.A. Sephton(ed.), 2003, Cambridge University Press

- The Early Earth System

 

 

푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net/

 

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