다음 '초대륙'은 어떻게 형성될 것인가

거의 500년 전에 플랑드르 지도 제작자 Geradus Mercator는 세계에서 가장 중요한 지도 중 하나를 제작했습니다.

그것은 확실히 세계 지도책에 대한 첫 번째 시도가 아니었고 특히 정확하지도 않았습니다. 호주는 없고 아메리카 대륙은 대략적으로 그려집니다. 그 이후로 지도 제작자들은 메르카토르의 오류와 그의 투영법에 의해 생성된 반구와 위도 사이의 편향을 수정하여 이 대륙 배열의 훨씬 더 정확한 버전을 제작했습니다. 그러나 16세기 동시대 사람들이 제작한 다른 지도와 함께 메르카토르의 지도는 지구의 땅덩어리에 대한 진정한 전지구적 그림을 보여주었습니다. 이 관점은 그 이후로 사람들의 마음 속에 지속되어 왔습니다.

1569년 메르카토르의 원래 투영(제공: Wikimedia Commons)

메르카토르는 대륙이 항상 이런 식으로 배열된 것은 아니라는 사실을 몰랐습니다. 그는 판구조론이 확인되기 약 400년 전에 살았습니다.

지도에서 7개 대륙의 위치를 ​​보면 고정되어 있다고 가정하기 쉽습니다. 수세기 동안 인간은 자신의 땅과 이웃의 땅이 항상 그곳에 있었고 앞으로도 있을 것이라는 가정 하에 이 영토에서 자신의 몫을 놓고 전쟁을 하고 평화를 이뤘습니다.

그러나 지구의 관점에서 대륙은 연못을 가로질러 표류하는 나뭇잎입니다. 그리고 인간의 관심사는 나뭇잎 표면의 빗방울입니다. 7개 대륙이 한때 하나의 덩어리로 모여 있던 판게아(Pangaea)라는 초대륙이었습니다. 그리고 그 전에 Pannotia, Rodinia, Columbia/Nuna, Kenorland 및 Ur과 같이 30억 년 이상 거슬러 올라가는 다른 증거가 있습니다 . 

지질학자들은 초대륙이 순환적으로 분산되고 모인다는 것을 알고 있습니다. 이제 우리는 초대륙의 절반 정도 입니다. 그렇다면 지구의 미래에는 어떤 종류의 초대륙이 있을 수 있을까요? 우리가 알고 있는 대륙은 장기적으로 어떻게 재배열될 것입니까? 앞으로 놓여질 수 있는 적어도 4개의 다른 궤적이 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 그들은 지구의 생명체가 언젠가는 외계 세계처럼 보이는 매우 다른 행성에 살게 될 것임을 보여줍니다.

 

리스본 대학의 지질학자인 Joao Duarte는 지구의 미래 초대륙을 탐험하는 길은 1755년 11월 어느 토요일 아침에 포르투갈을 강타한 지진이라는 과거의 특이한 사건으로 시작했습니다. 그것은 지난 250년 동안 가장 강력한 지진 중 하나였습니다. , 60,000명의 사람들을 죽이고 대서양을 가로질러 쓰나미를 보냈습니다. 특히 이상한 점은 위치였습니다. "대서양에서 큰 지진이 일어나서는 안 됩니다."라고 Duart는 말합니다. "이상했다."

이 규모의 지진은 일반적으로 주요 섭입대 또는 그 근처에서 발생합니다. 이 섭입대에서는 해양판이 대륙 아래로 떨어지고 뜨거운 맨틀에서 녹아서 소모됩니다. 그것들은 충돌과 파괴를 수반합니다. 그러나 1755년 지진은 대서양 밑에 있는 해양판이 유럽과 아프리카 대륙으로 매끄럽게 전환되는 "수동적" 경계를 따라 발생했습니다.

2016년에 Duarte와 동료들은 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 이론을 제안했습니다. 즉, 이 판 사이의 바늘땀이 풀릴 수 있고 주요 파열이 나타날 수 있습니다. "일종의 감염 메커니즘이 될 수 있습니다."라고 그는 설명합니다. 또는 자동차 앞유리에 있는 두 개의 작은 구멍 사이에 유리가 쪼개지는 것과 같습니다. 만약 그렇다면, 섭입대가 지중해에서 서부 아프리카를 따라, 그리고 아마도 아일랜드와 영국을 지나 멀리까지 퍼져나갈 태세를 갖추었고, 화산, 산악 건물 및 지진을 이 지역에 가져올 수 있습니다.

Duart는 이런 일이 발생하면 결국 대서양이 폐쇄될 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그리고 이미 섭입하는 "불의 고리"를 따라 태평양이 계속 닫히면 새로운 초대륙이 결국 형성될 것입니다. 그는 그것을 Aurica라고 불렀습니다 . 이전에 오스트레일리아와 아메리카 대륙의 땅덩어리가 그 중심에 앉았기 때문입니다.

다음과 같이 보일 것입니다.

대서양과 태평양이 닫히면 형성될 수 있는 초대륙 Aurica (Credit: Davies et al)

Duart는 Aurica에 대한 그의 제안을 발표한 후 다른 미래 시나리오에 대해 궁금해했습니다. 결국 그의 것은 지질학자들이 제안한 유일한 초대륙 궤도가 아니었습니다.

그래서 그는 웨일즈의 Bangor University에서 해양학자 Matthias Green과 대화를 나누기 시작했습니다. 두 사람은 디지털 모델을 생성하기 위해 계산 능력을 갖춘 사람이 필요하다는 것을 깨달았습니다. "그 사람은 인간의 시간 척도에서 결코 일어나지 않을 일을 연구하는 것을 꺼리지 않는 조금 특별한 사람이어야 했습니다."라고 그는 설명합니다. 그것은 리스본 대학의 또 다른 지질학자인 그의 동료 Hannah Davies로 밝혀졌습니다. Davies는 "제 일은 과거 지질학자의 그림과 일러스트레이션을 정량적, 지리 참조 및 디지털 형식으로 변환하는 것이었습니다."라고 설명합니다. 아이디어는 다른 과학자들이 구축하고 개선할 수 있는 모델을 만드는 것이었습니다.

그러나 그것은 간단하지 않았습니다. Davies는 "우리가 걱정했던 것은 그것이 믿을 수 없을 정도로 파란 하늘 주제라는 것입니다. 그것은 일반 과학 논문과 같은 종류가 아닙니다."라고 말합니다. "우리는 '좋아요, 우리는 40년 또는 50년 후에 판 구조론에 대해 이만큼 이해하고 있습니다. 그리고 맨틀 역학과 시스템의 다른 모든 구성 요소에 대해 이만큼 많이 이해합니다. 우리는 그 지식을 어디까지 적용할 수 있습니까? 미래?'" 

이것은 네 가지 시나리오로 이어졌습니다. 그들은 Aurica의 더 자세한 그림을 모델링하는 것 외에도 세 가지 다른 가능성 을 탐색했습니다 .

첫 번째는 현상 유지가 계속되면 일어날 수 있는 일이었습니다. 대서양은 열려 있고 태평양은 닫힙니다. 이 시나리오에서 형성되는 초대륙은 Novopangaea라고 불립니다. Davies는 "지금 우리가 이해하는 바에 따르면 가장 간단하고 그럴듯합니다."라고 말합니다.

알려진 구조 활동이 오늘날 놀라운 일 없이 계속된다면 Novopangaea가 형성될 것입니다(Credit: Davies et al)

그러나 미래에 다른 배열로 이어지는 지질학적 사건이 있을 수도 있습니다.

한 가지 예는 북극해가 닫히고 대서양과 태평양이 열린 상태로 유지되는 "정위성"이라고 불리는 과정입니다. 이것은 구조적 확산의 지배적인 방향을 변경하고 대륙은 남극 대륙을 제외하고 모두 북극 주위에 배열되어 북쪽으로 표류합니다 .

이 시나리오에서 Amasia라는 초대륙은 다음과 같이 형성됩니다.

Amasia가 형성되면 대륙이 북쪽으로 이동했기 때문일 것입니다(Credit: Davies et al)

마지막으로, 대서양에서 펼쳐지는 해저의 속도가 느려질 수도 있습니다. 바다 한가운데에는 두 개의 판을 양분하는 거대한 능선이 있으며 아이슬란드를 가로질러 남극해까지 이어집니다. 여기에서 새로운 암석권이 형성되고 있으며 컨베이어 벨트처럼 공급되고 있습니다. 이 확산이 느려지거나 멈추고 아메리카 대륙의 동쪽 해안을 따라 새로운 섭입 판 경계가 형성되면 거대한 환초처럼 보이는 판게아 울티마(Pangea Ultima)라는 초대륙이 생깁니다.

Pangea Ultima는 여전히 거대한 바다로 둘러싸여 있지만 그 안에 중앙 바다가 있습니다(Credit: Davies et al).

이 4가지 디지털 모델은 이제 지질학자들이 다른 이론을 테스트할 기반을 가지고 있음을 의미합니다. 예를 들어, 시나리오는 과학자들이 조석에 대한 다양한 초대륙 배열의 영향과 깊은 미래의 기후를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 거대한 바다와 거대한 육지가 있는 세계의 날씨는 어떻습니까?

Duarte는 초대륙의 기후를 모델링하기 위해 "IPCC(기후 변화에 관한 정부간 패널) 모델을 사용할 수 없습니다. 왜냐하면 그렇게 하도록 설계되지 않았기 때문입니다."라고 말합니다. "변경해야 하는 변수는 변경할 수 없습니다."

지구의 미래 초대륙 모델은 또한 외계 행성의 기후를 이해하는 데 대리 역할을 할 수 있습니다. "미래의 지구는 완전히 외계인입니다."라고 데이비스는 말합니다. "당신이 Aurica 또는 Novopangaea 위의 궤도에 있었다면 아마도 지구가 아니라 비슷한 색상을 가진 다른 행성으로 인식했을 것입니다."

생명체의 존재와 활동적인 판 구조론은 잘 얽혀 있을 수 있습니다.

이러한 통찰력으로 이 세 사람은 나사 고다드 우주 연구 연구소의 물리학자인 마이클 웨이와 협력하게 되었습니다. 그와 그의 동료들은 오랜 시간 동안 우리 자신의 변화를 모델링하여 외계 세계의 기후를 연구하려고 합니다. "온대 기후가 어떤 모습일 수 있는지에 대한 많은 예가 있을 뿐입니다. 음, 정직하게 말할 수 있는 한 가지 예가 있습니다. 지구지만 시간이 지남에 따라 지구가 있습니다."라고 Way가 말했습니다. "우리는 과거 시나리오를 가지고 있지만 미래로 이동하고 미래를 위해 이 멋진 구조적 모델을 사용함으로써 우리 컬렉션에 추가할 또 다른 앙상블을 제공합니다."

잠재적으로 거주할 수 있는 외계행성을 멀리서 분석할 때 무엇을 찾아야 하는지 알기 어려울 수 있기 때문에 그러한 모델이 필요합니다. 이상적으로는 생명체의 존재와 활성 판 구조가 잘 얽혀 있을 수 있기 때문에 행성에 초대륙 주기가 있는지 알고 싶을 것입니다. 대륙 배치는 또한 액체 물의 가능성에 영향을 미칠 수 있습니다. 망원경으로는 대륙을 볼 수 없고 대기 조성만 유추할 수 있다. 따라서 기후 변화 모델은 천문학자가 감지할 수 있는 간접적인 신호를 나타낼 수 있습니다.

암석이 많은 외계 행성에는 어떤 종류의 대륙 배열이 있을 수 있습니까?  (제공: 게티 이미지)

슈퍼컴퓨터를 사용하여 몇 달이 소요된 Way의 초대륙 기후 모델링은 네 가지 시나리오 사이에서 몇 가지 놀라운 변화를 보여주었습니다. 예를 들어 Amasia는 나머지 행성보다 훨씬 더 추운 행성으로 이어질 것입니다. 육지가 북극 주변에 집중되어 있고 바다가 따뜻한 해류를 더 차가운 위도로 전달할 가능성이 적어지면 빙상이 쌓일 것입니다. 대조적으로, Aurica는 건조한 코어를 가진 더 훈훈할 것이지만, 더 많은 액체 물을 가진 오늘날의 브라질과 유사합니다.

이 모든 것이 알아두면 도움이 됩니다. 지구와 같은 외계행성이 판구조론을 갖고 있다면 현재 초대륙 주기의 어느 단계에 있는지 알 수 없기 때문에 거주 가능성을 추론하기 위해 무엇을 주의해야 하는지 알 필요가 있기 때문입니다. . 우리는 육지가 우리와 같이 주기 중간에 분산될 것이라고 가정해서는 안 됩니다.

우리 행성의 미래에 대해 Davies는 그들이 모델링한 4개의 초대륙 시나리오가 추측에 불과하며 결과를 바꾸는 예상치 못한 지질학적 놀라움이 있을 수 있음을 인정합니다. "내가 타디스를 방문해서 볼 수 있다면 2억 5천만 년 후에 초대륙이 이러한 시나리오와 전혀 닮지 않았다고 해도 놀라지 않을 것입니다. 관련된 요인이 너무 많습니다."라고 그녀는 말합니다.

그러나 확실히 말할 수 있는 것은 우리가 당연하게 여겼던 대륙이 언젠가는 완전히 새로운 구성으로 재배치될 것이라는 것입니다. 한때 고립된 국가는 가까운 이웃이 될 것입니다. 그리고 지구에 여전히 지적인 존재가 있다면 그들은 바다를 보지 않고도 고대 유적지인 뉴욕, 베이징, 시드니, 런던 사이를 여행할 수 있을 것입니다.