맨틀대류가 일어나는 원인 중 옳은 것은
1 중심부로부터 전해지는 열과 방사성동위원소가 안정동위원소로 되는 과정에서 발생하는 열 때문에 상위맨틀 내부의 열이 불규칙하게 존재 = 맨틀 각 부분의 온도가 다름 -> 대류현상 일어남
2 연약권에 지진파의 저속도층 존재=부분용융O->맨틀대류 일어남
둘 중에 맨틀대류의 원인으로 옳은 것은 무엇인가요
안녕하세요. 김칠영 박사입니다.
유감스럽지만 제시하신 내용은 맨틀 대류가 일어나는 원인이라고 할 수 없습니다.
맨틀 대류가 일어나는 원인은 모든 연구자가 동의 하는 것은 아니지만, 지구 내부의 열이 방출되어 지구가 식어가고 있기 때문입니다. 잘 아시는 바와 같이 냄비에 된장국을 끓여보면 가열할 때에 대류가 잘 일어나지만, 불을 끄고 그대로 두어도 천천히 식어가면서 예쁜 모습의 대류 세포가 만들어지는 것을 관찰할 수 있습니다. 일반적으로 바닥으로부터 가열하는 냄비의 경우, 바닥 층 물의 온도가 높아지고 그 결과 물의 밀도가 낮아지면서 부력이 발생하여 바닥 물은 위로 올라가고 위층의 물은 그 빈자리를 메꾸기 위하여 하강함으로써 대류가 나타납니다. 이와 반대로 냄비의 물이 끓었다가 식어갈 때에는 위층의 물부터 식게 되고 그 결과 물의 밀도가 높아지면서 하강하고 그 대신 바닥 물은 하강한 물의 빈자리를 메꾸기 위하여 상승함으로써 대류가 나타납니다.
대략 46억 년 전에 태어난 지구는 여러가지 에너지(E) 원(예를 들면 운석 충돌 E, 수축 위치 E, 방사성 물질 붕괴E, 지구의 자전 E 등)으로 인하여 그 내부는 온도가 매우 높았었을 것으로 추정되고 한때는 완전히 녹았었던 시절도 있었을 것입니다. 하지만 지구가 형성된 이후에는 고온 상태를 유지하기 위한 에너지가 지속적으로 공급되지 않았기 때문에 지구의 내부 온도는 점점 식어 현재와 같은 내부 구조를 갖게 되었습니다. 우주에서 매우 풍부하고 밀도가 높은 철은 가라앉아 내핵과 외핵을 만들고, 철보다 밀도가 낮은 암석은 맨틀 층을 만들고, 암석 중에서도 상대적으로 밀도가 낮은 암석은 지각을 만드는데 그중에서도 밀도가 아주 낮은 암석 예를 들면 화강암 같은 암석은 대륙 지각을 만들어 맨틀 위에서 영원히 떠돌아 다닙니다.
물론 지구 내부에는 앞에서 살펴본 에너지원들이 아직도 소량이나마 남아 있어서 그 식는 속도를 늦추기는 하지만, 지구의 초창기보다는 훨씬 적고 따라서 지구는 현재 가열되는 시기가 아니라 식어가는 시기입니다. 현재 맨틀 대류의 상승부 즉 판의 발산 경계에서 만들어지는 해양판은 맨틀 성분과 비슷하고 용암 상태로 분출되므로 처음에는 온도가 매우 높지만 해저 확장으로 해령에서 점점 멀어짐에 따라 온도가 내려가고 밀도가 높아집니다. 그러다가 충분히 확장되고 식은 후에 해양판이 대륙판을 만나게 되면 해양 지각(=3.3g/cm3)은 대륙 지각(=2.7g/cm3)보다 밀도가 훨씬 높기 때문에 대륙지각의 아래로 미끄러지면서 섭입하게 됩니다. 그 결과 마찰열과 물공급으로 인하여 일본 열도 지하에서 일어나는 것처럼 마그마가 생성되고 화산이 발생하며 판의 휘어짐으로 인한 응력 때문에 지진이 자주 일어 나기도 합니다. 또한 섭입된 해양판은 충분히 식어서 주변 맨틀보다도 밀도가 높아지는 영역 즉 슬랩이 만들어지는데, 슬랩 덩어리가 점점 커지다 보면 맨틀의 하부 층까지 뚝 떨어지는 붕락현상이 일어나게 되고, 그 반작용으로 인하여 맨틀하부 물질이 상승하면서 대류를 일으킵니다.
이러한 이유로 맨틀 대류는 지구 내부가 식어가는 과정에서 만들어지는 대류현상이라고 할 수 있습니다.
2 연약권에 지진파의 저속도층 존재=부분용융O->맨틀대류 일어남
둘 중에 맨틀대류의 원인으로 옳은 것은 무엇인가요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
첫번째로 생각하시면 될것 같습니당! 지구 내부의 열은 주로 두가지때문에 나타나게 되는데 첫째, 지구 형성 초기의 잔류 열이며, 두 번째는 방사성 동위원소가 붕괴하면서 발생하는 열입니다. 지구의 중심부에서부터 맨틀로 전달되며, 맨틀 내부의 열을 불규칙하게 만듭니다. 맨틀의 다양한 부분이 서로 다른 온도를 가지게 되면, 뜨거운 부분이 위로 올라가고 차가운 부분이 아래로 내려가는 대류 현상을 발생시키게 되는것이지요! 대류 현상이 맨틀의 물질을 끊임없이 순환시키며, 지각 운동에 큰 영향을 미치게 합니당! 연약권은 부분적으로 용융된 상태로, 지진파의 속도가 느려지는 곳이지만 이 부분용융 상태 자체가 맨틀 대류를 일으키는 주된 원인이라고 보기는 어렵습니다. 부분용융은 연약권의 특성 중 하나로, 맨틀 물질이 움직일 수 있는 상태를 만들지만, 대류를 일으키는 직접적인 원인은 아닙니다. 날이 덥습니다! 몸조리 잘하시고 좋은하루 되시길 바랍니당 :)