우리는 지구의 물을 일반적으로 표면에 존재하거나 적어도 표면 가까이에 존재하는 것으로 생각하는 경향이 있습니다. 물론, 지하수도 존재하지만, 심지어 그것조차도 일반적으로 지구 표면 아래 500~1,000미터 사이에 위치합니다. 최근 블러드 폴스(Blood Falls)의 남극 얼음을 뚫고 터진 고대 염수와 같은 좀 더 특이한 경우에도 물은 여전히 표면에 상대적으로 가깝습니다. 그러나 2014년에 노스웨스턴 대학교와 뉴멕시코 대학교 연구팀은 기본적으로 이러한 가정을 뒤집는 무언가를 발견했습니다. 사이언스(Science)에 발표된 논문에서 그들은 북미 해저 무려 400마일 아래에 저수지가 있다는 증거를 보고했습니다.
특히, 물은 표면 아래 250~410마일 사이에 위치한 전이대라고 알려진 맨틀의 일부에 갇혀 있습니다. 그것도 단지 약간의 물이 아닙니다. 연구자들은 비록 물이 그 지역의 전체 암석 중량의 1%만을 차지하더라도 여전히 지구 해양의 전체 물 부피의 약 3배에 달할 것이라고 추정했습니다.
즉, 이것은 수영하거나 양동이로 퍼낼 수 있는 종류의 물이 아닙니다. 대신, 하이드록실 라디칼로 존재합니다. 이 지역의 엄청난 압력으로 인해 물 분자는 쪼개져 광물의 결정 구조에 화학적으로 결합될 수 있는 수산기 라디칼을 형성합니다. 특히, 이 분자는 링우다이트(ringwoodite)라는 광물의 결정 구조 내부에 갇히게 됩니다. 표면 수 마일 아래에서 발견되는 극한의 온도와 압력에서만 형성되는 밝은 파란색 암석인 이 광물은 지구 내부에서 매우 흔한 것으로 생각됩니다.
연구자들이 이 발견을 어떻게 했는지
이 지하수를 발견하기 위해 연구팀은 지진 소리를 들었습니다. 보다 구체적으로, 그들은 미국 전역에 분산된 2,000개 이상의 지진계에서 500회 이상의 지진에 의해 생성된 지진파를 포착한 데이터를 수집했습니다. 그런 다음 연구자들은 그 파도가 지하 깊은 암석의 여러 층을 통과할 때 어떻게 행동하는지 추적했습니다. 문제는 암석이 물로 포화되면 지진파의 속도가 느려진다는 것입니다. 이 파도가 맨틀의 전이 영역에 부딪혔을 때 팀은 속도가 감소하는 것을 관찰하여 그 아래의 물질이 젖어 있음을 확인했습니다.
지진 데이터가 이러한 방향을 가리키는 유일한 증거가 아니라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이 연구자들은 이미 실험실에서 링우다이트를 합성하여 심부 맨틀 조건에 적용했습니다. 이를 통해 그들은 지하에서 그것을 찾기 전에 물에 포화된 링우다이트의 지진 특성이 어떤 모습인지 익숙해질 수 있었습니다. 이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 스티브 제이콥슨(Steve Jacobsen)은 뉴 사이언티스트(New Scientist)와의 인터뷰에서 물을 함유한 암석이 “거의 땀을 흘리는 것처럼” 보인다고 말했습니다.
흥미롭게도 이번 발견은 지구의 바다가 원래 어디에서 왔는지에 대한 오랜 미스터리를 해결해 줍니다. 대중적인 이론 중 하나는 수십억 년 전에 얼음 혜성이 행성에 충돌하여 표면에 물을 추가했다는 것입니다. 그러나 이러한 발견은 시간이 지남에 따라 바다가 지구 내부 깊은 곳에서 점차적으로 스며 나왔을 수도 있음을 시사합니다.
