[고등지구과학] 홈스의 맨틀대류설! 대륙이동설 원동력의 의문점을 풀었다.

베게너의 대륙이동설이 학계에서 외면받았던 가장 큰 이유는 바로 대륙을 이동시키는 원동력의 근거가 확고하지 않았다는 점이다. 그때 베게너에게 힘을 실어준 것이 바로 홈스의 맨틀대류설이다.

 

아서 홈스 (Arthur Holmes - 1890 ~ 1965)

 아서홈스는 영국의 지질학자로 1911년 방사성원소의 붕괴에 의한 붕괴열로써 지각이 용해된다는 것을 처음으로 주장하였다. 그 후 1929년에는 맨틀대류설을 주장하여 베게너의 대륙 이동설에 힘을 실었던 인물이다. 이는 지구수축설이 옳지 않다는 점을 지적하면서 방사능 붕괴로 인한 붕괴열이 지구내부에서 대류를 일으킨다면, 그 힘에 의해 지각판인 대륙이 이동될 수 있다는 가능성을 열어 둔 것이다. 예를 들어 대륙 아래쪽에 대류의 상승부가 있다면 맨틀 상부에서 양쪽으로 이동하는 흐름 때문에 하나의 대륙이 갈라질 수도 있다고 언급하였다. 또한 대륙의 가장자리에서는 대류의 하강에 의한 횡압력이 작용하여 두꺼운 산맥이 형성된다는 논리였다.

 

 아서홈스를 포함한 영국의 지질학자들은 1923년 <NATURE>라는 과학잡지에 베게너의 대륙이동과 연관시킨 논문들이 발표되면서 베게너의 대륙이동설에 대한 반응이 우호적이었다. 하지만 새롭게 떠오르던 베게너의 대륙이동설에 찬물을 끼얹는 사건이 발생한다. 케임브리지 대학의 지구물리학 교수였던 제프리스가 대륙이동설에 대한 반론을 <NATURE>에 발표한 것이다. 제프리스의 반론은 베게너도 자신의 대륙이동설의 가장 큰 걸림돌로 지적한 대륙을 이동시키는 원동력에 관한 것이었다. 제프리스는 베게너가 주장했던 지구의 자전에 의하여 극지방에서 적도 방향으로 미는 힘과 달과 태양에 의한 조석력에 대해서 그 정도의 힘으로는 대륙을 움직일 수 없다는 점을 수식으로 증명했다. 그 힘이 대륙을 이동시킬 정도의 힘이라면 현재 지구는 자전을 멈춰야 하며, 굴곡 없이 완벽한 구 형체를 갖춰야 한다는 것이다. 그래서 이후 제기된 아서홈스의 맨틀 이동설은 베게너가 입증하지 못한 대륙이동설의 원동력을 설명할 수 있는 하나의 큰 계기가 되었다.  

아서홈스는 암석분야에서도 화성암과 변성암의 성인론에 대한 연구를 하는 등 고체지구에 관한 다양한 관점에서의 연구를 지속했던 지질학자이다.

 

맨틀대류설

지구 내부 구조론 가운데 하나인 맨틀대류설이란 지각 밑에 위치한 맨틀이 대류 현상에 의해 움직이는 것을 말한다. 이러한 맨틀운동에 의해 판이 이동하며 판 경계부에서는 화산활동 및 지진 같은 지질현상이 발생한다는 이론이다. 방사성 동위 원소 붕괴열과 지구 중심부에서 맨틀로 공급되는 열에 의해 맨틀 상하부에 온도차가 생기고 이에 따라 열대류가 발생한다는 학설이다. 

 

- 맨틀 대류 상승부

  : 지각이 갈라지고 갈라진 틈을 따라 마그마의 분출이 발생함

    새로운 지각이 생겨남

- 맨틀 대류 하강부

  : 지각이 맨틀 속으로 들어가며, 횡압력이 작용하여 두꺼운 산맥이 생겨남.

 

** 횡압력

    맨틀의 하강부에서 작용하는 힘으로 수렴형, 충돌형, 섭입형 경계에서 발생함.

     지각에 수평 방향으로 발생하는 압축력

 

이렇게 대륙이동설의 원동력이 되어줄 맨틀대류설에도 한계가 존재한다. 그 당시 기술로는 대류가 일어나는 깊이나 규모같이 맨틀 대류의 실체를 확인할 수 없다는 점이다.