[표지로 읽는 과학] 하와이 마우나로아 화산 속 마그마의 경로

사이언스 제공

지난해 11월 지표면에서 가장 큰 활화산인 하와이의 마우나로아 화산이 38년 만에 분화했다. 정상에서 시작된 폭발은 북동쪽 경사면으로 빠르게 이어졌다. 2주 동안 흘러내린 용암은 하와이 섬의 주요 동서쪽 고속도로에서 3km도 채 떨어지지 않은 곳에서 굳었다.

국제학술지 ‘사이언스’는 이번주 표지로 하와이 마우나로아 화산에서 흘러내린 용암이 마우나 케아 화산 쪽으로 흐르는 사진을 담았다. 사이언스는 지난달 22일(현지시간) 마우나로아 화산의 분화과정을 자세히 분석한 논문 2건을 소개했다. 이 연구들은 마우나로아 화산 깊은 곳에서 감지된 작은 규모의 지진을 분석해 분화와 관련한 여러 가지 과학적 사실을 밝혔다.

애쉬튼 플린더스 미국지질조사국 연구원 연구팀이 실시한 이번 연구는 화산의 분화를 빠르고 정확하게 경고하기 위해 시작됐다. 연구에서는 마우나로아의 남동쪽에 위치한 파할라 마을 동쪽에서 계속되는 맨틀 속 지진에 대한 분석을 새롭게 제시했다.

앞서 미국지질조사국 산하 하와이 화산 관측소(HVO)는 파할라 마을 동쪽 지역에서 2015년까지 1주일에 5회 미만으로 지진을 감지했다. 그런데 2015년 말까지 그 빈도가 4배로 급증했으며 2019년 8월까지 HVO는 매주 최대 600개의 지진을 실시간으로 감지했다. 2015년 이전보다 120배 증가한 것이다. HVO는 지난 1960년대 확인된 ‘파할라 군집’을 지속적인 지진 발생 원인으로 지목했다. 파할라 군집은 깊은 융기 마그마로 인한 것으로 추정된다. 

연구팀은 파할라 군집을 두 개의 수직 클러스터로 재배치했다. 분석 결과 깊이 45~51km의 하부 클러스터는 마그마, 열수, 마그마에 용해된 가스 등으로 구성됐다.

깊이 36~43km의 상부 클러스터에 대한 분석도 진행됐다. 이 구역에서도 마그마와 열수가 발견됐다. 연구팀은 상단에 위치한 두 개의 경로에 주목했다. 한 경로는 주변 킬라우에아 지역의 저수지와 연결되며 다른 경로는 마우나로아의 동쪽으로 이어졌다.

연구팀은 “두 개의 경로에서 마그마의 이동을 분석하면 분화를 예고하는데 큰 도움이 될 수 있다”고 설명했다. 이번 연구에서는 마그마가 저장된 장소, 마그마의 저장과 상승의 시간 척도, 마그마 근원에서 지표로 가는 경로 등 요소가 중요한 지표로 활용됐다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]