Long Eccentricity Pervasively Modulates Abyssal Hill Formation at Mid-Ocean Ridges

해저의 깊은 곳, 대양의 바닥이 영원한 어둠 속으로 뻗어 있는 그곳에는 완만한 언덕과 깊은 골짜기가 펼쳐진 풍경이 자리 잡고 있습니다. 이것들은 지구의 테크토닉 판이 서로 멀어지는 경계부를 따라 형성된 거대한 수중 산맥인 심해 언덕(abyssal hills)입니다. 수십 년 동안 과학자들은 지구 궤도의 흔들림과 기울기에 의해 주도되는 우리 행성 기후의 리듬이 이 수중 산맥에 흔적을 남긴다는 사실을 알고 있었습니다. 빙하가 성장하고 줄어들 때 해수면이 상승하고 하강하며, 이는 해저를 누르는 무게를 변화시킵니다. 이 압력의 변화는 지구 내부에서 표면으로 흐르는 용암의 흐름을 열고 닫는 밸브처럼 작용하여, 기후 변화의 주기와 일치하는 패턴을 심해 언덕에 만들어낸다고 생각되어 왔습니다.

하지만 이 설명은 항상 불완전하게 느껴졌습니다. 언덕에서 관찰되는 패턴들이 지구 궤도의 알려진 모든 주기와 일치하지 않았으며, 해저의 가장 오래된 부분들을 살펴볼 때 그 연결 고리가 끊어지는 것처럼 보였기 때문입니다. 약 400,000년마다 반복되는 지구 궤도의 특정한 장주기는 기록에서 누락되어 있었습니다. 이 공백은 연구자들로 하여금 대기나 해수가 신호를 전달할 필요 없이 지구의 지각 깊숙한 곳까지 도달할 수 있는, 더 직접적인 힘이 작용하고 있는 것이 아닌지 의구심을 갖게 했습니다.

춘후이 타오(Chunhui Tao)와 그의 동료들이 수행한 새로운 연구는 마침내 이 잃어버린 퍼즐 조각을 채워 넣었습니다. 가장 빠르게 확장되는 해령부터 가장 느리게 확장되는 해령까지, 전 세계 22개 지역의 해저 형태를 조사함으로써 연구팀은 이 400,000년의 주기가 어디에나 존재한다는 것을 발견했습니다. 그들은 이 언덕들이 단순히 위에서 누르는 물의 무게에 반응하는 것이 아니라, 태양 자체의 중력에 의해 직접적으로 자극을 받고 있다는 사실을 찾아냈습니다.

이 숨겨진 리듬을 찾기 위해 연구진은 방대한 양의 데이터를 수집했습니다. 그들은 수심 측정값과 암석 속에 숨겨진 자기 기록을 결합한 122개의 상세한 해저 지도를 검토했습니다. 자기 데이터는 시간의 흐름을 나타내는 타임라인 역할을 했기에 매우 중요했습니다. 새로운 해양 지각이 중앙 해령에서 형성될 때, 그것은 그 순간의 지구 자기장 방향을 포착합니다. 특정하고 명확한 자기 역사를 가진 암석 띠를 식별함으로써, 연구팀은 각 지점의 해저가 정확히 얼마나 오래되었는지 결정할 수 있었습니다. 이를 통해 연구팀은 기존 연구들이 주로 지난 100만 년에 국한되었던 것보다 훨씬 더 먼 과거를 들여다볼 수 있었습니다. 그들은 400,000년의 장주기가 지형에 존재하는지 확인하기 위해, 약 78만 년 전부터 시작된 마투야마 연대(Matuyama Chron)라고 불리는 시기에 집중했습니다.

결과는 놀라웠습니다. 연구팀이 언덕의 높이와 간격을 분석했을 때, 거의 모든 조사 지역에서 400,000년 지점에서 명확한 정점이 나타났습니다. 이 신호는 언덕이 더 크고 넓게 떨어져 있는 가장 느리게 확장되는 해령에서 가장 강력하게 나타났지만, 빠른 해령에서도 존재했습니다. 이 발견은 해수면 변화가 주요 동력이라는 가설을 배제했습니다. 해수면은 100,000년의 짧은 주기와 함께 변하지만, 400,000년의 주기는 연구 대상 기간 동안 해수면 역사에서 뚜렷하게 나타나지 않았습니다. 만약 언덕이 오직 물의 무게에만 반응했다면 400,000년의 패턴은 나타나지 않았어야 했지만, 실제로는 나타났습니다.

대신, 저자들은 중력을 포함하는 더 직접적인 메커니즘을 제안합니다. 지구의 궤도는 완벽한 원형이 아닙니다. 궤도는 약 400,000년의 주기로 길어지기도 하고 짧아지기도 합니다. 궤도가 더 길게 늘어질 때, 지구는 태양에 가장 가까운 지점에서 태양에 더 근접하게 됩니다. 이러한 거리의 변화는 지구에 미치는 태양의 중력 세기를 변화시킵니다. 연구진은 계산 결과, 이 태양 중력의 변화가 달의 중력보다 훨씬 더 강력하다는 것을 밝혀냈습니다. 달의 중력은 해양뿐만 아니라 고체 지구에도 조석 현상을 일으키는 것으로 알려져 있습니다.

연구팀은 이 강력한 태양의 끌림이 해저 깊은 곳의 마그마 방(magma chambers)을 작동시키는 트리거 역할을 한다고 제안합니다. 달의 중력이 고체 지구를 끌어당겨 미세한 조석을 만들어내는 것처럼, 400,000년 주기의 정점에서 태양의 중력이 가장 강해질 때, 이는 지구 내부의 용암에 더 강한 자극을 줍니다. 이 자극은 마그마가 지각을 뚫고 분출되어 새로운 해저를 만드는 것을 더 쉽게 만듭니다. 궤도가 덜 길어질 때는 이 끌림이 약해져 분출이 덜 빈번하게 일어납니다. 이러한 리드미컬한 트리거링이 오늘날 우리가 보는 언덕과 골짜기의 패턴을 만들어냅니다.

이 발견은 하늘과 깊은 지구 사이의 연결 고리에 대한 우리의 이해를 바꿉니다. 이는 태양계의 리듬이 기후나 빙하기와는 독립적으로 해저의 형성을 직접 제어할 수 있음을 보여줍니다. 400,000년의 주기는 전 지구적인 페이스메이커, 즉 세계의 바다 밑바닥에서 새로운 지각의 생성을 주도하는 일정한 박동 역할을 합니다. 비록 이 중력 트리거가 지구 맨틀 내부에서 정확히 어떻게 작동하는지에 대한 세부 사항은 여전히 탐구가 필요하지만, 증거는 이제 명확합니다. 심해의 언덕들은 태양 주위를 도는 지구의 길고 느린 춤에 맞춰 시간을 기록하고 있습니다.