안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 지구 내부의 맨틀과 핵의 존재를 발견한 학자는 누구인가요?
지구 내부의 구조는 지진파 분석을 통해 확인하였으며 맨틀의 존재는 모호로비치치가 1909년에 지진파의 속도 변화를 분석하여 확인하였습니다. 그는 지진파가 갑자기 속도를 빠르게 하는 경계면을 발견하였고 이 경계면이 지각과 맨틀을 구분하는 층이라는 사실을 밝혀내게 되었고 모호로비치치 불연속면이라고 이름도 부르게 되었지요! 핵의 존재를 밝혀낸 과학자로는 올드햄이라는 사람이며 1906년 P파와 S파의 속도 차이을 분석하였습니다. 그는 대형지진이 발생할때 지구 반대편에선 S파가 감지되지 않는다는 것을 발견하였고, S파가 액체를 통과할수 없기때문에 핵에 액체상태가 있따는 사실을 확인하게 된것이지요! 이후 핵이 내핵과 외핵으로 나뉜다는것은 레만이라는 학자가 1936년 발견하게 됩니다. P파의 이상한 경로를 분석하게 되었꼬 지구 반대편에서 예상보다 빨리 도달하는 P파의 패턴을 발견하게 되면서 핵이 단순한 액체로만 된것이 아닌 고체도 있다는 것을 알게 되었습니다!
Q. 지구 속의 구조는 어떻게 알아냈을까요?
지구내부는 직접 탐사가 어렵기에 대부분의 정보는 지진파를 통하여 간접적인 방법으로 확인하게 됩니다. 지진파는 지진이 발생하면 충격으로 지구 내부를 통과하게 되고 지진파가 이동하면서 지진파의 속도변화, 반사, 굴절등을 이용하여 지구 내부 구조를 파악하게 하는것이지요. 지진파는 P파,S파,표면파로 나뉘는데 이중 P파와 S파가 지구 내부를 움직이면서 그 특징을 파악하게 하는것입니다. S파는 외핵을 통과하지 못하는것을 통해 외핵이 액체인것을 확인하였으며 P파가 외핵에서 속도가 감소하고 굴절하는것을 통해 내핵은 고체인것을 확인하게 되었지요~ 지진파의 속도가 갑자기 변하는 곳을 바탕으로 불연속면을 확인하였꼬 지각,맨틀,외핵,내핵의 경계를 구분하게 되었습니다!
Q. 인류가 판 가장 깊은 구덩이는 몇 km까지였나요?
현재까지 가장 깊게 판 깊이는 러시아에서 시추한 콜라 초심도 시추공으로 12.26km정도라고 합니다~ 1970년도에 시작한 이 프로젝트는 2008년 높은 온도 문제로 중단하게 되었고 지구 내부 구조 연구와 지각 깊은곳에서의 지진 활동 분석, 인류가 지구 중심까지 탐사할 수 있는지에 대한 테스트 프로젝트였다고 합니다. 우주에 대한 기술은 더욱 발전하지만 지구 내부가 어려운 이유는 지표에서 내려갈수록 온도가 급격하게 상승하고(콜라 초심도 시추공에서 12km 도달할때까지 180도의 온도를 ㅣㄱ록함) 이러한 높은 온도와 압력으로 장비가 쉽게 손상되고 녹아버리게 됩니다. 깊은곳일수록 암석이 단단하고 고압으로 쉽게 변형되버리는 특징을 가지게 됩니다. 우주는 진공상태에서 탐사가 가능하지만 지구내부는 고온,고압,유체, 압석변형등의 복합적인 문제가 존재한다는 것이지요~ 초고온에 버틸 수 있는 재료 및 드릴링 기술이 아직 한계라고 이야기합니다~
Q. 지구의 나이가 46억년이라는 건 누가 어떻게 계산해냈나요?
지구의 나이를 계산하는 방법중 가장 많이 사용되는것은 방사성 동위원소 연대 측정방법인데요. 일부 원소는 방사성 붕괴를 통해 일정한 속도로 다른 원소로 변하게 됩니다. 각 원소의 붕괴 속도가 반감기를 가지기에 변화가 일어나는 고정된 시간으로서 특정 암석이나 운석의 동위원소 비율을 측정하면 그 암석이 형성된 시점을 알아낼수 있게 되지요~이를 정확히 가장 먼저 측정한것은 클레어 패터슨이라는 사람이며 1956년 진행하였다고 합니다. 그는 방사성 동위원소 연대 측정법으로 운석(지구의 암석은 끊임없이 변화하지만 운석은 태양계 형성 초기 그대로 보존됨)을 분석해 지구의 나이가 46억년임을 밝혀내게 되었지요~ 운석속의 우라늄-238과 납-206의 비율을 측정하여 연대를 계산하게 되었습니다~ 현재까지 지구의 나이가 46억년인것에 대해서는 논란이 없지만 연구가 정밀해지게 되면서 소수점 단위로 세부적인 조정이 이루어 질수는 있을것입니다!
Q. 저궤도 위성의 증가로 인한 우주 공간 혼잡 문제는 어떻게 해결할 수 있을까요?
저궤도 위성의 급증으로 우주 공간이 혼잡해지고 있으며 위성간의 충돌위험이나 우주쓰레기 문제가 심각한 이슈로 떠오르기에 이에 대한 해결책들이 필요하고 있는 실정입니다~ 저궤도 위성엔 스타링크나 원웹, 아마존의 카이퍼 등이 있으며 2024년 기준으로 이미 1만개 이상의 위성이 궤도에 있는것으로 알려져 있습니다. 이들은 2030년까지 최대 50,000개로 증가할것인데 이로 인해 위성이 수명이 다하면 궤도에 남아 우주쓰레기가 되거나 예상치 못한 충돌위험이 증가하고 위성이 많아지며 지상과의 통신 간섭이 커질수 있게 됩니다. 이를 해결하기 위해 AI를 이용하여 충돌 회피 시스템을 작동시키고 위성 서로 간의 궤도 변경을 실시하는 기술력들이 개발되고 적용되고 있다고 합니다. 위성의 수명 종료 후 안전한 궤도 이탈 기술이나 마찰 저항을 활용한 위성 제거 시스템등을 통해 우주 쓰레기를 감축하는 기술력들이 개발되고 있으며 국제적인 데이터 공유 플랫폼을 구축하고 이를 운용중에 있다고 합니다! 이외에도 정책적으로 국제 규제 및 법률을 강화하거나 우주 교통 관리 체계를 구축하는 과정이 필요할것으로 보입니다!