[지구, 어디까지 가봤니?] 물과 기름 같은 지구의 내부 구조
지구 내부는
크게 4개의 층으로 이루어진다.
- 지각
- 맨틀
- 외핵
- 내핵
지구 내부 구조, Image Credit : Wikimedia Commons
물질들이 모여 행성을 만들 때
중심부 압력은 높아지고 뜨거워진다.
거기에 방사성 물질이 뿜어내는 열에
지구는 더욱 뜨거워져
규산염 광물과 금속 산화물을 녹인다.
액체가 된 물질들은
밀도 차이에 따라 분화된다.
마치 물과 기름처럼
Image Credit : Wikimedia Commons
밀도가 높은 금속 산화물은 아래로 가라앉고
밀도가 낮은 규산염 광물은 위로 떠오른다.
규산염 광물은 맨틀이 되고
금속 산화물은 핵이 된다.
이를 행성 분화라 한다.
Planetary differentiation
그런데
금속 산화물은 지구 중심부로 더 깊숙이 들어가면
액체에서 다시 고체가 되는 걸로 보인다. 추정
안으로 들어가면 더 뜨거운 거 아냐?
그렇지. 압력이 높으니까.
그런데 어떻게 고체가 돼?
압력이 높아서.
응?
지구 중심부의 온도는 5,700K다.
(섭씨 온도로 해도 5,400도, 별 차이 없다.)
반면 철의 녹는점은 1,810K다.
지구 내부 온도가 철의 녹는점보다 훨씬 높다.
그러나 압력도 높다.
압력이 높으면 녹는점도 높아진다.
물은 0도에서 녹지만
압력이 높아지면 녹는점은 낮아진다.
엥? 뭔가 이상한데?
물 왜 이래?
다시 확인
흠흠. 물이 특이한 거야.
정정 대부분의 물질은 압력이 높아지면
녹는점도 높아진다. 물은 빼고
그런 이유로 지구 중심부에
고체인 내핵이 있는 걸로 보인다. 추정
자꾸 추정 추정 하는데
어떻게 알아 낸 거야?
땅을 파 본 건 아닐테고.
읽고 잘못된 내용이 있으면 알려주시는 분에게는 tipU :)
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윤님의 과학글을 읽고 있으면 왠지 똑똑해지는 기분입니다.
친절한 과학 선생님 같으세요 ㅎㅎㅎㅎ
ㅎㅎㅎ 감사합니다.
안녕하세요 Yoon님 과학공부 오랜만에 하고 가네요 ㅎㅎ
요즘 @hunhani 님이 안계셔서 제가 열심히 kr-science 태그를 채우고 있습니다. ㅎㅎ
아 네 ㅎㅎ 저도 한번 올려 봤는데 정말 쉽지 않터군요 ㅋㅋㅋㅋ
nice post... upvoted...!!!
물이 참 이상한녀석이죠 덕분에 생태계가 유지되지만
옛날에 어릴때 드릴이 달린 땅파는 차를 타고 지구 안으로 들어가면서 내핵 외핵의 구조를 설명해 주던 공상과학만화가 생각나네요.ㅎㅎ
이제.. 땅 파볼일만 남았나요?!
러시아의 콜라
음료아닙니다ㅎ시추공이 지표면 기준 약 12km 까지 파내려갔습니다.하지만 감람암질인 멘틀의 상층 일부만 볼 수 있었습니다.
직접 시추만으로는 지구의 내부를 보기란 참 힘들지요.
내부로 갈 수록 엄청난 압력과 온도로 시추 장비가 견딜 수가 없기 때문입니다.
위키에 35킬로미터라 나오던데 12킬로미터가 맞나요? 다음 글에 들어갈 내용이라 사실 확인이 필요합니다. ㅎㅎ
https://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole 글을 보시면 될것 같습니다 ㅎㅎ
ㅎㅎ 이걸 제가 오독했네요. 덕분에 실수하지 않게 되었네요. 감사합니다. tip!
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오... 12km나 파 내려갔다니 상상도 안가네요..
ㅎㅎ 덕분에 다음화 내용을 틀리지 않게 되었습니다. 감사합니다 tip!
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음... 외핵과 내핵을 이루는 물질이 금속 산화물 (e.g. Fe2O3, NiO 등)인지 단일 원소 금속 (Fe, Ni 등)인지 헷갈리네요. 금속 산화물이라면 고온에서 전부 산소가 탈리될 것 같습니다.
물이 특이한거군요 ~ㅎㅎ
아 ...댓글을 봣는데 ...본문보다..어려워보여요 ....
아 곧 지진파 이야기를 통해 지구 내부 구조 분석 소개를 하시려나요? [아 작성하고 보니 스포일러가 될것 같아 바로 내용을 삭제했습니다;ㅋㅋ]
지구 안으로 들어갈 수록 온도가 올라가기는 하지만 사실 외핵과 내핵의 온도상승차이는 그리 크지가 않습니다. 그러면 뭐가 문제인것이냐, 본문에서도 지적하셨듯이 압력이 엄청 크지요. 본문에 나온 물과 철의 온도와 압력에 대한 녹는점 끓는점 이야기를 하셨는데 사실 이것을 표현하는 것이 바로 상평형도죠
[물의 상평형도]
[철의 상평형도, The Structure of Iron in Earth’s Inner Core, Science 15 Oct 2010:
Vol. 330, Issue 6002, pp. 359-361 논문 참조-사이언스 링크는 유료여서 무료로 제공된 링크를 걸었습니다. 일본인 그룹의 연구인데 재밌는 실험을 하더군요 ㅎㅎ 마침 @yoon 님께서 관련 글을 쓰써셔 소개를 해 봅니다 온도에 따른 철의 다양한 구조에 대해서 어떤 철이 내핵을 이루고 있을 것이냐에 대한 논문입니다., [흠 fcc,bcc,hcp 는 화학이나 재료과학을 공부하면 많이 등장하는 용어라...] 아무튼 이 연구의 핵심은 철 중에도 어 hcp-Fe type 이 내핵의 주 성분이라는 것을 말해 줍니다. ]
감사합니다. 말씀하신대로 다음편은 지진파에 관한 이야기로 들어갈 차례입니다. ㅎㅎ 오늘도 @beoped 님 댓글로 공부합니다. 다음 글에 많은 도움이 될 거 같습니다. tip! 1
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압력이 높아지면 충진률이 낮은 bcc에서 충진률이 높은 fcc와 hcp 구조로 바뀔 것 같다는 생각은 했는데... fcc와 hcp는 충진률은 같은데 staking sequence가 달랐던것으로 기억합니다. 압력이 staking sequence에도 영향을 주는군요.
댓글 보다 깜짝! 한발을 슬쩍 빼고 philosophy로 후퇴하고 싶어집니다 ㅎㅎ