암석이 액체처럼 흐르기도 한다?!
암석이 액체처럼 흐르기도 한다?!
  • 함예솔
  • 승인 2018.11.13 19:26
  • 조회수 3085
  • 댓글 0
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공룡을 멸종시킨 소행성충돌. 출처: fotolia
공룡을 멸종시킨 소행성 충돌 이미지. 출처: fotolia

6천6백만 년 전, 작은 도시 크기의 소행성이 지구에 충돌했습니다. 이 충돌로 공룡은 끝내 지구상에서 자취를 감췄습니다. 대신, 북아메리카 남쪽과 남아메리카 위쪽 사이 '칙술루브 푸에르토'라는 이름의 크레이터가 남았습니다. 이 크레이터의 직경은 약 185km정도이고, 깊이는 약 20km에 달한다고 합니다.

 

또한, 이곳은 지구상에서 가장 잘 보존된 거대한 크레이터라고 합니다. 이 크레이터에는 지구상에서 유일하게 '피크링(peak ring)'이란 흔적이 발견되는데요. 피크링이란 크레이터 한 가운데 생긴 고리 형태의 언덕입니다. 그런데 학계에서는 피크링이 어떻게 형성됐는가에 대해 논쟁을 벌여왔습니다.

 

강한 진동의 산물

 

칙술루브 충돌구. 출처: Wikimedia commons
칙술루브 충돌구. 출처: Wikimedia commons

 

최근 <Nature>에 게재된 새로운 연구에 따르면, 이 흔적은 소행성의 충격으로 만들어진 강한 진동의 산물인 것으로 드러났습니다. 이 진동은 충돌 직후 수 분 동안 암석을 액체처럼 흐르게 만들었던 것으로 보입니다.  

 

소행성 충돌로 크레이터 만들어지는 과정. 출처: Wikimedia Commons
소행성 충돌로 크레이터 만들어지는 과정. 출처: Wikimedia Commons

그 과정을 조금 더 짚어드릴게요. 소행성이 지구에 부딪히게 되면, 사발 모양의 구덩이가 남습니다. 하지만 단지 움푹 패기만 하는 것은 아닙니다. 만약, 지구에 부딪힌 소행성이 크다면 크레이터의 깊이는 30km 이상될 수 있으며, 그곳의 암석은 불안정해지고 붕괴될 수 있습니다.

 

퍼듀대학교(Purdue University) 지구대기과학과 Jay Melosh 교수는 "일시적으로 깨진 암석들은 유체처럼 움직일 수 있다"며 "이 같은 유동화(fluidization) 현상이 발생하는 매커니즘에 대해 설명하는 수 많은 이론이 제시돼 왔다"고 전했습니다. 이에 덧붙여 "우리는 이번 연구를 통해, 암석을 지속적으로 진동시킬 수 있을 만큼의 강한 진동이 있다면, 암석은 유체처럼 움직일 수 있다는 걸 알게됐다"고 밝혔습니다. 

 

이러한 매커니즘은 'Acoustic Fluidization'라고 하는데요. 소행성 충돌로 받은 충격 때문에 크레이터 주변의 암석이 순간적으로 힘을 잃고 액체처럼 움직이는 것을 말합니다. 참고로 이 개념은 1979년 Melosh 교수가 처음 제시했다고 합니다. 칙술루브 크레이터 역시 거대한 소행성이 충돌한 직후, 피크링의 암석 내부에서 마찰력과 응집력이 감소하면서 암석이 유체처럼 움직일 수 있었다는 설명입니다.

 

산사태도? 출처: Wikimedia Commons
산사태도? 출처: Wikimedia Commons

칙술루브 크레이터는 기존의 전통적인 방법으로는 쉽게 접근할 수 없었습니다. 그런데 국제해양탐사프로그램인 IODP( International Ocean Discovery Program)를 통해 이 크레이터에 대한 샘플을 얻을 수 있었습니다. 연구팀은 칙술루브 인근 바다에서 1.6km를 시추해 지름 약 30cm의 코어를 확보했습니다.

 

이 코어에는 공룡을 멸종시킨 소행성 충돌로 인해 부서지고 녹은 암석 파편들이 들어있었는데요. 연구팀은 파쇄대(fracture zones)의 패턴을 분석한 결과, 암석 조각이 유체처럼 흐를 수 있는 진동에 따른 연속적인 변화 과정을 발견해냈습니다. Melosh 교수는 "이 발견은 크레이터가 어떻게 붕괴하는지, 혹은 지진이나 산사태와 같은 환경에서 암석이 어떻게 유체처럼 움직일 수 있는지 이해하는데 도움을 줄 것"이라고 전했습니다. 

 


##참고자료##


Riller, Ulrich, et al. "Rock fluidization during peak-ring formation of large impact structures." Nature 562.7728 (2018): 511.

Melosh, H. J., and B. A. Ivanov. "Impact crater collapse." Annual Review of Earth and Planetary Sciences 27.1 (1999): 385-415.
 


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