홈스의 맨틀 대류설 한계와 증거

본 포스팅은 수능 과학탐구 영역 지구과학에서 다루는 판 구조론의 정립 과정 중 맨틀 대류설이라는 이론에 대해 설명합니다. 1929년에 홈즈가 발표한 맨틀대류선은 맨틀의 대류 현상을 이용해 여러가지 과정을 설명합니다. 오늘은 그 증거와 한계에 대해 알아봅시다.

홈의 맨틀대류설에 대해 알아보자.

1929년 발표

홈스의 맨틀대류설은 1929년에 발표되었습니다. 방사성 원소가 붕괴하면서 일으키는 발열반응에 의해 맨틀의 상부와 하부에 온도차가 발생하고, 그로 인해 맨틀이 대류하여 대륙을 이동시키는 원동력이 되었다는 것입니다.

맨틀 대류의 에너지원은?

대류는 밀도차에 의해 무거운 물질은 가라 앉고, 가벼운 물질은 떠오르는 현상을 의미합니다. 보통 대류의 원동력은 온도차이입니다. 뜨거운 물질은 밀도가 가벼워지고, 차가운 물질은 밀도가 무거워져 흐름이 발생하기 때문입니다. 보통 공기나 액체에서 주로 발생하는 현상입니다.

홈스의 맨틀 대류설에서도 맨틀 대류의 원동력은 온도 차이로 설명됩니다. 방사성 동위 원소의 붕괴열, 그리고 고온을 띄는 지구의 중심부로 부터의 열 에너지가 맨틀 대류의 에너지원으로 작용한다는 것입니다.

맨틀 대류설의 핵심은 상승과 하강

맨틀 대류설에서 맨틀이 대류를 하게 될 때, 지구의 대륙에 미치는 영향은 맨틀 대류의 상승부와 맨틀 대류의 하강부가 상이합니다. 먼저 맨틀 물질이 상승하는 지역에는 맨틀 물질이 발산하면서 새로운 해양이 생성됩니다. 상승부에 대륙이 존재하고 있다면 대륙은 분리되게 됩니다.

반대로 맨틀 물질이 하강하는 곳에서는 해구와 산맥이 형성됩니다. 그리고 맨틀물질이 하강하면서 지각이 맨틀 속으로 침강하여 사라지게 됩니다.

맨틀 대류설 한계

홈스는 맨틀 대류설을 통해 대륙이 분리되고 충돌하는 대륙 이동을 효율적으로 설명했습니다. 이는 베게너의 대륙 이동설에서 지녔던 대륙 이동을 원동력을 제대로 설명하지 못하였다는 한계점을 보완해줍니다.

베게너 대륙이동설 증거 4가지와 한계

하지만 지금으로부터 거의 100년 전이었던 1920년대에는 마땅한 탐사 기술이 부족하여 맨틀의 대류를 확인할 수 없었다는 점이 맨틀 대류설의 한계점입니다. 즉 맨틀 대류설 증거를 제시할 수 없었다는 점이 맨틀 대류설의 한계이었던 것입니다.

이후 맨틀 대류를 뒷받침하는 여러가지 관측 자료가 등장하고, 맨틀 대류가 상승하는 지역에서는 해령이 생성되고, 맨틀 대류가 하강하는 부분에서는 해구가 형성되는 것이 밝혀지면서, 현재에도 맨틀 대류를 기반으로 여러가지 현상을 설명하고 있습니다.