안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
지구 외핵은 철과 니켈이 녹은 액체 상태로 존재하며, 이 액체 금속의 대류 운동이 거대한 거푸집 형태의 발전기 역할을 하는 지구 다이나모 현상을 일으켜 지구 자기장을 형성합니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.
외핵은 온도가 약 3,000°C~5,000°C에 달하고 약 130만~330만 기압이라는 엄청난 압력이 가해지지만, 이 깊이 조건에서는 온도가 철과 니켈 혼합물의 융점보다 높기 때문에 물질이 녹아 액체 형태를 유지합니다. 외핵에는 철과 니켈 외에도 황, 산소, 규소 등 가벼운 미량 원소가 10% 안팎으로 섞여 있습니다. 이 불순물들이 철의 녹는점을 낮추어 외핵이 액체 상태를 지속하는 데 기여합니다.
외핵이 지구 자기장 형성에 미치는 영향은 가열된 액체 금속이 위로 상승하고, 상대적으로 차가운 맨틀 경계면의 액체 금속은 아래로 침강하면서 거대한 대류 운동이 계속 일어납니다. 외핵을 구성하는 철과 니켈은 전도성이 뛰어난 금속으로 대류에 의해 이동하면 전하가 함께 움직이면서 미세한 전류가 생성됩니다. 지구의 자전으로 인해 유동하는 액체 금속은 단순하게 위아래로 움직이지 않고, 자전축을 중심으로 나선형 기둥 형태로 비틀리며 흐르게 됩니다. 나선형으로 꼬인 전류의 흐름이 거대한 자석처럼 자기장을 형성합니다. 생성된 자기장은 다시 액체 금속의 흐름을 유도하여 전류를 더욱 강화하며, 이를 통해 지구 자기장이 소멸하지 않고 수십억 년 동안 지속해서 유지됩니다.