지구는 지각판이 있는 유일한 행성인가요?

지구상에서는 판 구조론이 산을 형성하고 쓰나미를 일으키고 화산을 형성합니다. 고(故) 진화 생물학자 테오도시우스 도브잔스키(Theodosius Dobzhansky)의 말을 빌리자면, 이 과정에 비추어 볼 때 외에는 세계 표면에 관한 어떤 것도 의미가 없습니다. 지구의 가장 바깥층은 의도적인 속도로 움직이는 지각판으로 구성되어 있습니다. 일부는 전체 대륙 또는 아대륙을 포함합니다. 다른 판들은 바다 밑에 놓여 있으며 지구의 과열된 핵 속으로 끌어당겨지기를 기다리고 있습니다.

하지만 다른 행성의 상황은 어떤가요? 그들은 판 구조론도 경험합니까, 아니면 현상이 지구에만 국한됩니까? 그런 면에서 우리 집은 좀 독특한 것 같아요. 물론 다른 행성들도 지질학적으로 활동적이지만 우주의 다른 곳에서는 아직 지구와 같은 판 구조 시스템을 발견하지 못했습니다.

우주 사과
Thomas Watters는 워싱턴 DC에 있는 국립 항공 우주 박물관의 선임 과학자입니다. 행성 구조론은 그의 연구 관심 분야 중 하나입니다. 이메일에서 그는 지구에는 적어도 15개의 움직이는 판이 있지만 모든 증거에 따르면 수성은 단판 행성이라는 것을 암시합니다.

이는 수성의 표면이 우리가 알고 있는 판 구조론을 겪을 수 없음을 의미합니다. 지구상에서는 분리된 판이 갈라지거나, 정면으로 충돌하거나, 서로 스쳐 지나갑니다. 수성에는 작업할 수 있는 판이 하나뿐이기 때문에 수성에서는 이러한 일이 일어나는 것을 실제로 볼 수 없습니다. 그럼에도 불구하고, 그 지각은 정확히 불활성이 아닙니다. 표면 아래 깊은 곳에서 수성의 내부가 냉각되고 있습니다. 지하 온도의 감소로 인해 행성의 핵이 수축되고 지각도 이에 반응하고 있습니다.

맞습니다, 여러분: 수성은 줄어들고 있습니다.

"지각은 이러한 [부피] 감소에 적응해야 합니다."라고 Watters는 말합니다. 그리고 그렇습니다. 행성이 작아짐에 따라 수성의 외로운 판이 구겨지고 있습니다. 지면을 가로질러 하이킹을 가다 보면 높은 절벽과 길게 뻗은 계곡을 만나게 됩니다. Watters에 따르면 이러한 특징은 "지각 물질이 서로 밀리고 부서지며 지각의 한 부분이 다른 부분 위로 밀려 올라가는 추력 단층에 의해 형성됩니다." 유사한 단층이 지구에서도 발견될 수 있는데, 특히 두 판이 수렴하는 지점에서 더욱 그렇습니다.

Watters는 단층으로 인해 생성된 계단 모양의 능선인 수성의 급경사면 중 일부에 관한 2016년 논문의 주요 저자였습니다. 그의 팀이 검토한 것은 50천만 년 미만의 것으로 보이며 지질학적 기준으로 볼 때 상당히 젊은 것으로 보입니다. 그들의 나이는 수성이 여전히 지각 운동을 겪고 있음을 나타냅니다.

해당 논문의 공동저자 중 한 명은 콜로라도에 거주하는 천문학자 Clark R. Chapman입니다. 그는 지구를 말린 과일에 비유합니다. Chapman은 이메일을 통해 "수성의 지각은 많이 줄어들었고 계속해서 줄어들 가능성이 매우 높습니다. 내부가 냉각되고 줄어들고 있기 때문입니다."라고 설명합니다. “거친 비유는 사과 껍질입니다. 사과 내부가 점차 건조해지고 수축되면서 사과 껍질에 주름이 생깁니다.” 이 동일한 과정이 집 근처에서 펼쳐지고 있습니다. 수성과 마찬가지로 지구의 달은 이제 중심이 식으면서 줄어들고 있는 단판 몸체입니다.

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화성과 금성
화성의 풍경은 확실히 마음을 사로잡을 것임에 틀림없습니다. 붉은 행성에는 가장 큰 협곡과 함께 태양계에서 가장 큰 화산이 포함되어 있습니다. 과학자들은 후자를 "Valles Marineris"라고 명명했습니다. 길이가 1,864km(3,000마일), 너비가 372km(600마일)에 달하는 이 협곡은 지구에서 가장 큰 협곡을 마치 콘크리트 진입로의 갈라진 틈처럼 보이게 합니다.

화성은 소위 지각 이분법으로도 유명합니다. 남반구 지각의 평균 두께는 36km입니다. 그러나 북반구에서는 평균적으로 두께가 58km에 불과합니다. Watters는 이러한 "지형의 대조"가 "지구 대륙과 해양 분지 사이"의 차이를 연상시킨다고 말합니다.

이러한 차이가 판 구조론의 산물일 수 있습니까? UCLA 지질학 교수 안 인(An Yin)은 화성 표면에 관해 여러 편의 논문을 썼습니다. 2012년에 그는 타리스 라이즈(Tharis Rise)라고 불리는 화성 고원이 섭입대(한 판이 다른 판 아래로 잠수하는 곳)에 의해 만들어졌을 수도 있다고 제안했습니다. 같은 해에 그는 두 판 사이의 가능한 경계 지역으로 Valles Marineris를 언급했습니다.

Yin은 이메일을 통해 "이것은 우리가 알고 있는 사실에 의해 뒷받침되는 가설이지만 향후 수십 년 내에 더 많은 데이터가 제공되면 상황이 바뀔 수 있습니다."라고 말했습니다. 현재 그는 화성이 원시적인 형태의 판 구조를 가지고 있다고 생각하고 있습니다. 그러나 이것이 사실이라 하더라도 화성에는 판이 많지 않습니다. 또한 화성에서 판과 관련된 활동은 지구에서보다 훨씬 느린 속도로 진행되는 것으로 보입니다.

이제 다른 천상의 이웃 중 하나로 넘어가 볼까요? 금성의 가스 대기로 인해 금성은 조사하기 어려운 행성입니다. 그럼에도 불구하고 우리는 그 표면에 대해 몇 가지 사실을 배웠습니다. "현재 금성의 지각은 상대적으로 젊습니다"라고 Watters는 말합니다. 운석이 남긴 일부 분화구로 판단하면 현재 표면의 나이는 1억 년 미만입니다.

하지만 나이가 전부는 아닙니다. 지구와 마찬가지로 금성에도 능선, 단층 및 (아마도 활화산이 있는) 화산이 있습니다. 2017년 연구에서는 금성의 지형 대부분이 선사 시대 맨틀 기둥에 영향을 받았다고 주장했습니다. 이것은 때때로 행성의 지각에 도달하는 녹은 암석 기둥입니다. 그렇게 되면 종종 화산 활동의 “핫스팟”이 생성됩니다. 이곳 지구에서는 맨틀 기둥에 의해 분출된 용암이 아이슬란드뿐만 아니라 하와이 제도도 만들어냈습니다.

이론상으로, 열점에 의해 방출된 화산 물질은 금성 표면에서 발견되는 커다란 타원형 구조물인 코로나의 존재를 설명할 수 있습니다. 이 기둥은 심지어 코로나 테두리 주변에 특이한 섭입대를 형성하게 했을 수도 있습니다. 정확히 판 구조론은 아니지만 여전히 꽤 깔끔합니다.