지구자기장의 극성이 바뀌면 나침반 바늘의 붉은색이 남극을 가리키게 된다. (사진=이미지비트 제공)
어느 날 갑자기 지구의 자기장이 뒤바뀐다면 어떤 일이 벌어질까? 지구자기장의 극성이 바뀐다는 것은 항상 북쪽을 가리키는 나침반 바늘의 붉은색이 남쪽을 향하게 된다는 것을 의미한다.
지구의 자기장이 여러 차례 극성을 바꿔온 사실은 이미 연구를 통해 밝혀졌다. 자기장은 자석과 같이 N극과 S극의 양극성을 갖는데 지구 자기장의 극성이 수천년에서 수백만년에 한번씩 뒤바뀐다는 것이다.
극성의 변화는 수천년에 걸쳐 자기장이 서서히 약해지는 과정을 거친 뒤 갑자기 뒤바뀌는 것으로 밝혀졌다.
최근 나온 연구결과에 의하면 지구자기장 극성이 마지막으로 바뀐 것은 78만8천년전이었며, 당시 극성 전환 과정은 매우 빠르게 일어나, 백년을 넘기지 않았다.
이번 연구는 미국 컬럼비아 대학과 버클리 대학의 연구진에 의해 이뤄졌으며 논문은 지리물리학 학술지인 ‘지오피지칼 저널 인터네셔널(Geophysical Journal International) 최근호에 실렸다.
지구자기장의 극성이 뒤바뀐 모습을 그린 상상도 (사진 출처=에딘버러 대학)
연구를 이끈 UC버클리대 대학원생 커트니 스프레인은 “연구에 고지자기측정법(paleomagnetic)을 사용했다”며 “자기장의 극성이 바뀌는 동안 어떤 일이 벌어지고, 얼마나 빠르게 진행되는지에 대해 매우 정확한 기록”이라고 말했다.
최근 지구 자기장이 정상 속도보다 10배 이상 빠르게 약해지고 있고, 이번 연구 결과에 기초할 때 이는 수천년 내 지구 자기장이 극성을 바꿀 가능성이 높다는 것을 의미한다.
과학자들이 스웜(Swarm)이란 위성을 이용해 지구자기장을 보다 정교하게 측정한 결과 10년에 5%씩 약해지고 있고, 자기장의 북극도 시베리아 쪽으로 이동하고 있다는 사실을 발견했다.
앞선 연구에서는 지구자기장의 세기가 백년에 5%씩 약화되고 있는 것으로 추정했다.
지구자기장의 극성변화는 철성분인 지구핵의 대류현상 때문이다. 과거 극성변화가 일어났을 때는 이와 관련된 것으로 보이는 특별한 자연재앙은 발견되지 않았다.
그러나 지금은 다르다. 거미줄처럼 엮여있는 전력망을 고려하면 지구자기장의 극성 변화는 엄청난 혼란을 초래할 수 있다.
자기장은 태양과 우주에서 오는 대전입자들로부터 지구를 보호한다. 이런 우주 입자들은 유전적 돌연변이를 일으키는 원인이 된다. 그런데 자기장의 극성이 바뀌기 직전 자기장이 약화되는 현상으로 인해 우주 입자에 더 많이 노출되면 암의 발병률이 높아질 수 있고, 이 상태가 오래 지속되면 상황은 훨씬 더 심각한 상태가 된다.
연구진은 이번 연구에서 아르곤-아르곤 연대 측정법을 이용해 이탈리아 로마 동쪽 아펜니노 산맥의 술모나 분지에 노출된 고대 퇴적물 지층들의 자기장 정렬을 측정했다.
이 작업을 통해 연구진은 마우야마-브룬헤스 트랜지션 지층(Mauyama-Brunhes transition layer)에서 78만8천년전 지구에서 마지막으로 자기장 변화가 있었다는 사실을 확인했다.
또 이 지층과 바로 인접한 지층을 분석해 극성변화의 속도를 파악했다. 극성이 바뀌기 전 약 6천년간 불안정한 상태가 있었고, 이 기간에 약 2천년씩 두차례에 걸쳐 자기장의 세기가 약해진 현상이 관찰됐다.
즉 극성이 바뀌기전 수천년간 자기장이 약해졌다 강해졌다 하면서 불안전한 상태를 보인다는 것이다.