해저 1268m 뚫고 맨틀 채취…역대 최장 깊이

북대서양 해저 지형에서 시추 진행
해저 화산, 생명체 탄생 비밀 풀 열쇠

현미경으로 본 맨틀 암석 샘플./Johan Lissenberg

과학자들이 북대서양 해저의 맨틀을 1㎞ 이상 파고 들어가 역대 가장 깊은 곳에서 암석 시료를 채취하는 데 성공했다. 맨틀은 지각 바로 밑에 있는 암석층이다.

국제해양탐사프로그램(IODP) 연구진은 북대서양 아틀란티스 대산괴라는 해저 산악 지대에서 맨틀을 1268m까지 파고 들어가 암석 시료를 채취했다고 9일 밝혔다. 맨틀 시추 중 가장 깊은 기록이다. 연구진은 미국의 과학시추선인 ‘조이데스 레졸루션(JOIDES Resolution)’호를 이용했다.

지구는 표면부터 아래로 단단한 외각(지각)과 맨틀, 외핵, 내핵 순으로 이뤄져 있다. 맨틀은 지각 바로 아래에서 외핵을 둘러싸고 있다. 지표에서 맨틀까지 평균 거리가 30~35㎞에 달한다. 워낙 깊은 곳에 있어서 맨틀의 성분을 파악하는 것도 쉽지 않다.

하지만 해저는 상황이 다르다. 해저 확장을 통해 맨틀 암석이 지표면에 가깝게 올라오는 경우가 있다. 이번에 시추가 이뤄진 아틀란티스 대산괴도 그 중 하나다. 이런 지형에서는 맨틀의 일부가 지표면으로 드러나면서 해저 화산이 생겨나고, 바닷물이 높은 온도로 가열돼 메탄 같은 화합물이 생겨난다. 이 화합물이 열수분출구로 뿜어져 나오면서 미생물을 포함해 다양한 심해 생물이 번성한다. 연구자들이 맨틀 암석이 지표면에 노출된 곳에서 생명체가 어떻게 시작됐는지 찾는 이유다.

미국의 과학시추선인 '조이데스 레졸루션(JOIDES Resolution)'호./국제해양탐사프로그램(IODP)

처음 계획은 맨틀을 200m 정도 시추하는 것이었다. 하지만 시추 작업이 놀랍도록 순조롭게 진행되면서 예상보다 더 깊은 곳까지 내려갈 수 있었다. 연구진은 맨틀 아래 1268m까지 다다랐고, 이 곳에서 암석 시료를 채취했다.

연구진이 채취한 암석의 코어 시료를 분석한 결과 다른 맨틀 암석 시료보다 파이록센이라는 광물의 함량이 훨씬 낮았다. 이 지역의 맨틀이 과거에 녹으면서 상당 부분 녹으면서 파이록센이 고갈됐다는 의미라고 해석됐다. 연구진은 이 맨틀 시료의 융용 과정을 재구성해 해저 화산에 대한 이해를 넓힐 계획이다.

영국 사우샘프턴대의 해양 지질학자인 로잘린드 코곤 교수는 “이번 탐사는 환상적인 이정표”라며 “해양 시추를 통해 지구의 형성과 진화를 이해하는 데 핵심이 되는 지구 깊은 내부의 시료에 접근할 수 있었다”고 말했다.

다만 앞으로 해양에서 맨틀을 시추하는 작업은 쉽지 않을 것으로 보인다. 이번 작업을 끝으로 조이데스 레졸루션호가 퇴역하기 때문이다. 미국 국립과학재단은 조이데스 레졸루션의 운영을 위해 매년 7200만달러를 투입했는데, 더는 이 비용을 감당할 수 없어서 국제해양탐사프로그램을 중단했다.

참고 자료

Science(2024), DOI : https://doi.org/10.1038/d41586-024-02560-w

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