MBC다큐멘터리, <사라져 가는 지구자기장>

MBC-TV에서 방영한 다큐멘터리, <사라져 가는 지구자기장> 프로그램을 통해‘조만간 지구 방위가 얼마든지 바뀔 수도 있다’는 과학적 연구 성과를 간단히 정리해 본다.
우리의 발밑 3,600킬로미터 아래에 위치한 지구의 핵.
액체 상태의 철(Fe)로 이루어진 이 지구핵에서는 보이지 않는 힘이 만들어진다. 자기력이 바로 그것. 이 자기력이 미치는 영역을 지구 자기장(磁氣場)이라 한다. 지구에 생명체가 생겨난 이래, 지구 자기장은 우주공간의 보이지 않는 위험으로부터 지구의 생명을 지켜주는 보호막 역할을 해 왔다.
　
　
　
이 지구 자기장은 우주 공간의 궂은 날씨로부터 지구를 보호해 준다. 폭발한 별이나 붕괴된 블랙홀에서 오는 유해전파를 차단해주며, 자외선과 방사선을 포함한 태양풍으로부터 지구를 지켜주는 역할을 한다. 그 외에도 완전히 밝혀지지 않은 잠재적 기능들이 지구 생태계의 안전을 보장해 주고 있다.
　
　
그런데 학자들은 최근 이 지구 자기장에서 놀라운 변화가 일어나고 있음을 발견했다. 지구 내부에서 일어나는 알 수 없는 변화로 인해, 이 자기 보호막이 급격히 약해지고 있다는 것이다.
　
복잡한 자성의 비밀을 한 겹씩 벗겨가는 가운데 과학자들은 현재 진행중인 변화가 앞 세상에 큰 충격을 몰고올 수 있음을 경고한다. 만일 지구 자기장이 사라진다면 암으로 인한 사망자가 급격히 증가할 것이며, 자기역전 등 급격한 변화가 발생할 경우 수억 명이 희생될 수도 있다는 것이다.
　

　
　
3백년 전부터 약해지고 있는 자기장
　
자기장의 변화를 연구하던 지구 물리학자들은 수 천년 전부터 제작된 도자기에 주목했다. 도자기의 흙속에 포함된 철성분이 자기정보를 포함한다는 사실을 알아냈기 때문이다.
　
그리고 선사시대부터 현대에 이르기까지 도기에 기록된 자기장 정보를 확인하던 과학자들은 놀랍게도 약 3백년 전부터 눈에 띄게 자기장의 세기가 급격히 약해지고 있음을 발견했다.
이 놀라운 사실이 알려지면서, 학자들은 앞다투어 그 원인 규명을 위한 연구에 착수하기 시작했다.
　

　
화산섬에서 발견된 결정적인 단서
　
자기장 약화의 원인을 규명할 새로운 단서는 하와이의 화산들을 조사하던 지질조사국의 학자들에 의해 발견되었다.
　
화산이 폭발한 후 용암이 식는 과정에서 용암속에 포함된 자성물질은 나침반의 바늘 역할을 하게 되는데, 그 결과 화산암 속에는 당시 자기장의 세기 뿐 아니라 자기장의 방향까지도 기록이 된다. 학자들의 조사결과, 최근 형성된 화산암은 자성의 방향이 북쪽을 향하고 있었지만, 더 오래된 암석 샘플에서는 자성의 방향이 완전히 뒤바뀌었다는 사실을 발견했다.
　
　
당시 조사에 동참했던 지구 물리학자 마이클 퓰러는 말한다.
“70만년 전 화산암을 조사하면서 우리는 놀라운 사실을 발견했어요. 갑자기 자성의 방향이 뒤바뀐 것입니다. 당시 화산암의 자성은 오늘날처럼 북쪽을 향하지 않고 남쪽을 향하고 있었습니다.”
　
　
78만년 전 분출된 이 하와이의 용암은 북쪽에서 나와서 남쪽으로 향하는 자기장속에서 굳은 것으로 보였다. 이는 어느 순간 지구 전체의 자기장이 180도 회전을 했다는 얘기이며, 그 결과 자기장의 흐름이 북에서 남으로 바뀌었음을 말해주는 것이다.
　
더 오래된 샘플들을 조사하며 학자들은 이러한 자기장 역전이 한번으로 그친 것이 아니라, 평균 20만년에 한번 꼴의 주기로 일어났음을 밝혀냈다.
　 

지구자기 역전이 이처럼 과거에 여러 번 일어났다면, 미래에도 얼마든 일어날 수 있다는 얘기가 된다.
　
그렇다면 현재 진행중인 자기장의 세기 약화가 어쩌면 지구자기의 역전현상과 연관이 있지 않을까? 다시 이 연관성을 규명하기 위한 연구가 시작되었다.
　
　
　
컴퓨터가 밝혀낸 자기역전의 비밀
　
지구물리학자 게리 글라츠 마이어는 아주 야심적인 실험에 착수했는데, 그 놀라운 결과는 <네이쳐>지와 <사이언스>지에도 소개가 되었다. 그는 과거 지구핵에 관해 연구한 모든 학자들의 데이터를 컴퓨터 프로그램에 입력시킨 후, 수십 만년에 걸친 모의시간대에서 일어나는 지구자기장의 변화를 시뮬레이션으로 분석했다.
　
이 방대한 시뮬레이션은 나사(NASA)의 슈퍼컴퓨터를 이용해서 4년 내내 하루도 쉬지 않고 진행되었으며, 어느 날 그는 컴퓨터에서 일어난 지구자기의 역전현상을 직접 목격하게 되었다.
　
“어느 해 가을 몇 주간의 여행에서 돌아와 자기장을 자세히 살펴보려는데 놀랍게도 자극이 뒤바뀌어 있었어요. 정말 예상 밖의 일이 일어난 거죠. 그래서 제가 없는 동안에 찍힌 여러 사진들을 봤더니, 역전 현상이 자연발생적으로 일어난 것을 발견했죠.” (게리 글라츠 마이어)
　
실험이 계속되면서, 지자기 역전은 모의실험상에서 10만년에 한번의 주기로 발생되는 것이 알려졌다. 이 때 중요한 사실은 매번 역전 현상이 일어날 무렵, 자성의 세기가 아주 약해지는 현상이 동시에 나타났다는 점이다.
　

이는 오늘날 일어나고 있는 지구 자기장의 감소가 지자기 역전과 관련이 있다는 부정할 수 없는 증거로 받아들여진다.
　
　
자기장의 역전은 이미 진행되고 있었다
　
과연 300년에 걸쳐 진행중인 자기장의 약화가 자기 역전의 전조현상인가? 그렇다면 머지 않은 미래에 자기장의 역전현상이 발생하리란 것도 불 보듯 뻔한 일이 아닐까?
　
지질학자 제레미 블록섬은 18∼19세기에 바다를 항해하던 선원들의 항해일지에서 진북과 자북의 편차각을 측정한 기록을 찾아냈다. 이 기록을 토대로 300년간에 걸친 지구 자기 방향 변화에 관한 정보를 분석했으며, 결국 지구 자기장의 방향변화가 진행되고 있다는 결론을 얻어냈다.
　
제레미는 특히 남대서양 아래에서 지구 자기가 급속도로 약해지고 있음을 확인했는데, 놀랍게도 이 변화는 컴퓨터가 그려낸 시뮬레이션의 과정과도 정확히 일치하는 것이었다.
　
“지구자기가 다시 역전할 거란 사실엔 이제 의심의 여지가 없어요. 문제는 그게 언제 발생하느냐 이죠.” (제레미 블록섬) 
　

　
완만한 변화에서 급격한 변화로
　
지질학자 롭 코우는 미국 서부 오레곤주에 위치한 스틴스산에서 또 다른 놀라운 현상을 발견한다. 스틴스산은 엄청난 화산활동으로 분출된 고대의 용암이 거대한 층을 이루고 있는 구조인데, 이 산이 특별한 이유는 이곳에서 용암이 분출될 무렵, 마침 지구에서는 자기장의 역전현상이 진행중이었기 때문이다.
　
롭 일행은 산을 따라 오르며 수십 개의 용암샘플을 채취했는데, 경사면 아래쪽은 자기장이 남쪽을 가리키다가 정상에 가까워질수록 다시 북쪽을 향해 나 있었다. 그리고 그 사이엔 마구 뒤섞인 자기장의 기록이 나타났다. 놀라운 사실은 그 과정에서 나타난 자기력의 세기 변화였다. 역전을 앞둔 시점에서는 지구 자기장의 세기가 거의 80∼90%나 줄어 들었던 것이다. 자기장의 역전은 자기장의 붕괴와 동시에 진행되었던 것이다.
　
더 놀라운 발견은 그 다음에 있었다.
　
“자기장의 방향변화는 심지어 용암이 굳는 짧은 시간 동안에도 일어났습니다. 우리가 발견한 사실은 정말 믿기가 힘들었죠. 용암이 굳는 동안 자기장이 60도나 변했는데, 이를 계산해 보면 하루에 6도씩 움직인 셈입니다. 정말 놀랍고도 신기한 발견이었습니다.” (롭코우)
　
　
다큐가 시사하는 바는
　
이상 다큐멘터리의 내용을 정리해 보면, 지구 자기장은 이미 일부가 역전되기 시작하면서 동시에 그 힘이 약해지고 있다. 그리고 머지 않은 미래에 우리 인류가 유사이래 전례가 없었던 지구 자기장 역전현상을 경험하게 되리라는 것을 강력하게 예고하고 있다.
　
앞으로 우리가 경험하게 될 지구 자기의 역전도 학자들의 발견과 같이 특정 시점에 가서 매우 급격한 속도로 이루어 질 것이다. 그리고 그 방향역전을 앞두고 일시적으로 발생 할 지구 자기장 붕괴는 지구상의 생명계에도 막대한 파장을 불러오게 될 것이라는 데 사태의 심각성이 있다. 앞으로 지구 회전축의 이동과 자기장 변화의 상관관계에 대한 전문가들의 연구를 기대한다.