지구 내부의 구조 그리고 지구 역사의 시작

 

지구 내부의 구조를 알아보고 지구 역사는 어떻게 시작되었는지 알아보자. 지구는 약 46억년 전에 태양계 성운으로부터 다른 행성들과 함께 탄생하였다. 다른 행성들과 달리 많은 생명체가 탄생하여 진화를 거듭해왔다. 지구계는 지권, 대기권, 수권, 생물권 그리고 지구 기권 밖의 권역인 외권으로 이루어져있다.

 

1) 지구내부의 구조

지구내부는 지권, 대기권, 수권, 생물권으로 이루어져있다. 먼저 지권은 3개의 경계로 나눌 수 있는데 바로 지각, 맨틀, 핵이다. 지각(대륙 지각)은 밀도가 작은 화강암질 암석으로 이루어져 있으며 두께가 두껍다. 해양 지각은 밀도가 큰 현무암질 암석으로 이루어져 있으며 두께가 얇다. 맨틀은 지구 전체 부피의 약 80%를 차지하며, 지각보다 밀도가 큰 감람암질 암석으로 이루어져 있다. 핵은 주로 철과 니켈로 이루어져 있으며 외핵은 액체 상태, 내핵은 고체 상태로 알려져 있다. 기권은 크게 4개의 경계로 나눌 수 있는데 바로 대류권, 성층권, 중간권, 열권이다. 대류권은 지표면~높이 약 11km로 정의하며 지표면에서 높이 올라갈수록 지표 복사 에너지가 감소하므로 기온이 약 6.5℃/km씩 낮아진다. 대류권의 특성은 기층이 불안정하여 대류가 일어나고 기상 현상이 나타난다. 성층권은 높이 약 11~50km로 높이 올라갈수록 기온이 높아진다. 그 이유는 오존층의 오존이 태양 복사에너지 중 자외선을 흡수하기 때문이다. 성층권의 특성은 오존층이 존재하고 매우 안정하여 대류가 일어나지 않는다. 중간권은 높이 약 50~80km로 높이 올라갈수록 기온이 낮아지므로 불안정하여 대류가 일어난다. 대기가 희박하고 수증기가 거의 없어서 기상 현상이 나타나지 않는다. 열권은 높이 약 80km 이상으로 정의되며 높이 올라갈수록 대기 성분들이 태양 복사 에너지를 많이 흡수하여 기온이 높아진다. 열권의 특징은 공기가 희박하여 기온의 일교차가 매우 크다.

 

2) 지구계의 형성(지구 역사의 시작)

미행성체들의 충돌과 병합에 의해 원시 지구가 형성되었다. 지구 탄생 초기에는 수많은 미행성체들이 충돌하면서 지구의 크기가 점차적으로 커졌고, 미행성체들이 충돌할 때 발생한 열로 지구는 온도가 점점 상승하여 액체 상태의 마그마 바다를 형성하였다. 마그마 바다 상태에서 밀도가 큰 금속 성분(철, 니켈)이 가라앉아 지구 중심부의 핵을 형성하였고 밀도가 작은 규산염 물질은 위로 떠올라 맨틀을 형성하였다.

시간이 점차 흐르면서 원시 지각과 원시 해양이 형성되기 시작했다. 그 과정을 얘기하자면, 미행성체들의 충돌이 감소하면서 지구의 온도는 점점 낮아졌고, 지표가 식으면서 단단한 원시 지각이 형성되었다. 화산 활동 등으로 대기에 공급된 수증기가 응결하여 많은 비가 내렸고, 낮은 곳으로 모인 물이 원시 해양을 형성하였다. 원시 해양이 형성된 이후에 대기 중의 이산화 탄소가 해수에 용해되었고 탄산염의 형태로 퇴적되어 지권에 고정되었다.

초기 지구의 육지모습은 우리가 생각할 수 없는 끔찍한 환경이었다. 초지 지구의 육지에는 강한 자외선, 태양풍 등의 우주선이 도달하였으므로 생명체가 출현하기에 적합하지 않았다. 지구의 자기권은 우주에서 지구로 들어오는 태양풍 등의 고에너지 입자를 차단하여 지구에 생명체가 탄생할 수 있는 환경을 만들었다. 광합성을 하는 원시 생명체가 약 25억년 이전에 나타나 해양 속에 산소를 공급하기 시작했고, 이로 인해 대기에도 산소가 축적되기 시작하였다. 산소가 축적되면서 약 10억년 전부터 생명체의 진화가 급격하게 일어났다. 약 4억 2천만년 전에는 오존층의 형성으로 육지에 생명체가 출현하게 되었다.

 

지구의 역사는 알면 알수록 정말 흥미롭다.