지자기 반전을 알아내다
지질연대가 다른 암석에서는 자화가 역방향이 되는 사례가 있다는 것은 1920년대에 알고 있었다. 현재와 마찬가지로 북쪽을 가리킬 수도 있고, 다른 시대의 암석에서는 반전하고 있는 경우도 있다. 1963년 미국 지질조사소(USGS)의 콕스(Allan Cox)와 도르(Richard Doell), 디아림풀(Brent Dalrymple), 호주 국립대학의 맥도걸(Ian McDougall)은 지자기 반전의 연대사를 정량적으로 측정하는 방법을 개발했다. 육상의 용암에서 자화의 방향을 조사하고 방사성물질의 연대측정으로 그 용암이 생긴 연대를 특정하는 방법이다. 1966년 지자기 반전의 역사를 350만 년 전까지 거슬러 올라가 규명했다.
한편 해저에서는 이상한 패턴이 발견되었다. 제2차 대전 중 대잠수함의 탐지능력을 높이기 위해 음향탐사뿐만 아니라 자기탐사 기술도 급진전했다. 1961년 미국 스크립스 해양연구소의 러프(Arthur Raff)와 메이슨(Ronald Mason)은 이를 사용하여 워싱턴주 해안의 해저에서 줄무늬 모양의 자기이상을 발견했다. 그로부터 1년 후 케임브리지대학의 매튜스(Drummond Matthews)는 인도양의 해령 주변의 자기 데이터를 모아 역시 특이하고 이상한 자화의 띠를 발견했다. 해령 양쪽에 자화가 강한 부분과 약한 부분이 띠 모양으로 번갈아 나란히 있었던 것이다. 매튜스는 영국으로 돌아와 캠브리지대학의 대학원생으로 해양지구물리학을 연구하고 있는 바인(Fred Vine)과 이 발견에 대해 토론했다. 두 사람은 녹은 바위가 맨틀에서 흘러나와 당시 지자기에 따라 자화했고 그 기록이 해저에 남겨졌다는 가설을 세웠다. 헤스가 시사한 대로 해저가 확대되고 있다면 지자기의 반전과 함께 암석의 자화방향도 역전하여 이렇게 생긴 줄무늬 모양이 해령의 양쪽으로 밀려나갈 것이다.
바인과 매튜스의 가설은 1963년 가을에 공표되었지만 이것을 지지하는 지구과학자는 거의 없었다. 지자기 반전의 연대사가 완벽하게는 알 수 없었기 때문에 해저의 자기이상 데이터를 가설에 적용해도 그다지 잘 설명이 되지 않았던 것이 하나의 원인이다. 하지만 2년 후인 1965년, 안식일을 위해 케임브리지대학에 체재하고 있던 헤스와 토론토대학의 윌슨(J. Tuzo Wilsion)이 바인의 팀에 참가해 중앙해령의 연구를 계속했다.
윌슨은 밴쿠버 섬과 캘리포니아주 남부의 해안 해저에 대해 러프와 메이슨이 작성한 해저지도를 검토하여 해령에서 뻗어나가는 물질이 해저를 밀고 있다고 결론지었다. 1965년 10월에 바인과 공저로 발표한 논문에서는 자화반전의 줄무늬가 해령에서 멀어져 있는 것을 근거로 북동태평양의 해저가 확대되고 있다고 제창했다. 해저의 자화반전 패턴을 육상의 암석에서 확인된 지자기 반전의 시기와 비교하면 약간 어긋남이 있었지만 도엘과 디아림풀이 발견한 지상에서의 자화반전에 관한 새로운 데이터에 의해 모순점이 줄어들었고 바다와 육지 데이터는 놀랍게 잘 일치하게 되었습니다.
1965~66년에 이루어진 몇 가지 관측결과에 따라 해저의 확대는 명확하게 뒷받침되었다. 대표적 근거는 라몬트 연구소의 옵다이크(Neil Opdyke)가 분석한 해저 퇴적물 샘플이다. 남태평양의 해저를 깊이 방향으로 5~12m 굴착하여 얻은 막대 모양의 시료로, 이것을 분석하여 얻어진 자화반전의 패턴이나 연대는 이전에 육상의 용암이나 해저의 암석으로부터 얻은 데이터와 잘 일치했다.
출처 참조 번역
- Wikipedia
- 地磁気の反転
https://www.nikkei-science.com/beyond-discovery/earth/05.html