지구 내핵, 20년 동안 회전 속도·형태 달라졌다

美 연구진, 2010년 전후의 지진파 168건 분석

지구 내부를 표현한 그래픽. 바깥쪽부터 지각, 맨틀, 외핵, 내핵./어도비스톡

2003년에 개봉한 영화 ‘코어(The Core)’는 지구 핵이 회전을 멈추면서 벌어지는 재앙을 다룬다. 새들이 방향을 잃고 건물에 충돌하거나, 하늘이 갑자기 어두워지며 번개 폭풍이 몰아치는 등 이상 현상이 속출한다. 비록 SF 영화지만, 지구의 핵이 얼마나 중요한 역할을 하는 지 생생하게 보여줬다는 평가를 받는다.

영화 속 설정처럼 지구의 핵이 멈추는 일은 벌어지지 않지만, 내핵의 회전 속도가 바뀌고, 심지어 형태까지 변화할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 서던캘리포니아대 연구진은 반복적으로 발생하는 지진에서 나온 지진파를 분석해 지구 내핵이 지난 20년 동안 모양이 변했을 가능성이 있다고 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 지구과학(Nature Geoscience)’에 11일 게재됐다.

지구 내핵은 단단한 금속으로 이뤄져 있고, 지구 자기장을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 내핵이 성장하면서 바깥쪽 액체 상태의 외핵이 움직이도록 도와주고, 이 과정에서 자기장이 형성된다. 과거 연구에서는 내핵이 지구 전체보다 빠르게 혹은 느리게 회전할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 내핵은 2010년을 전후로 지구 전체보다 빠르게 회전하는 상태에서 더 느리게 회전하는 상태로 바뀌었다는 사실도 확인됐다.

이를 분석하기 위해 연구진은 1991년부터 2023년까지 남미 해안에서 발생한 168쌍의 반복 지진 데이터를 조사했다. 내핵은 직접 관찰할 수 없기 때문에, 과학자들은 지진파가 내핵을 통과하면서 변하는 양상을 분석해 내핵의 구조를 연구한다. 같은 위치에서 발생한 지진파를 비교한 결과, 내핵을 직접 통과한 지진파는 큰 변화가 없었지만, 내핵을 살짝 스쳐 지나간 지진파는 달라졌다는 점을 발견했다.

이는 단순한 내핵의 회전 속도 변화로는 설명되지 않는 현상이다. 내핵의 표면 형태 자체가 변하고 있을 가능성이 높다는 것을 의미한다.

연구진은 내핵의 형태 변화 원인으로 두 가지 가능성을 제시했다. 먼저 핵의 바깥층인 맨틀의 밀도 차이로 인해 내핵이 잡아당겨졌을 수 있다. 또는 외핵의 액체 흐름이 내핵을 밀거나 끌어당기면서 모양이 변했을 수도 있다. 존 비달(John Vidale) 서던캘리포니아대 교수는 “내핵은 흔히 공 모양이라고 생각하지만 이번 연구에 따르면 내핵의 표면 높이가 100m 이상 변형됐을 수 있다”고 설명했다.

연구진은 “내핵이 단순히 회전하는 것뿐만 아니라 형태도 변할 수 있다는 사실을 확인했다”며 “지구 내부에서 일어나는 복잡한 움직임을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것”이라고 밝혔다. 연구진은 추가 연구를 통해 지구 내부에서 벌어지는 더 많은 변화와 원인을 밝힐 예정이다.

참고 자료

Nature Geoscience(2025), DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-025-01642-2

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