판구조론 정립의 과정(대륙 이동설, 맨틀 대류설, 해저 확장설)

판구조론이란 우리 지구에서 일어나는 모든 지진이나 화산 활동 같은 지각변동을 설명하는 이론입니다. 판구조론이 정립되기까지는 여러 과정이 있었습니다. 베개너의 대륙 이동설과 홈즈의 맨틀 대류설, 해스의 해저 확장설이 판구조론이 정립되기까지의 학설들입니다. 따라서 앞의 세 가지 학설에 대해서 알아보고 마지막으로 판구조론에 대해서 살펴보겠습니다.

 

 

베개너의 대륙 이동설

알프레트 베게너는 1880년 중반에서 1900년 초반에 활동한 독일의 지질학자입니다. 베게너는 원래 기상학자였습니다. 어느 날 지도를 보다가 남미 대륙과 아프리카 대륙의 서쪽 해안선을 잘 맞춰보면 일치할 것 같다는 생각을 하게 됩니다. 또한 멀리 떨어진 대륙에 어떻게 같은 종류의 동물과 식물이 살고 있는지에 대해서 의문을 품게 됩니다. 동물들이 이 먼 거리를 헤엄쳐서 갔을 리가 없다고 생각한 베개너는 예전에는 이 모든 대륙이 하나의 땅 덩어리가 아니었을까라는 생각을 하게 됩니다. 결국 베개너는 자신의 생각을 정리하여 '대륙과 해양의 기원'이라는 책에서 하나의 거대한 원시 대륙을 '팡게아'라고 부르며 오랜 시간 대륙들이 천천히 이동해서 지금의 모습이 되었다는  '대륙 이동설'을 주장했습니다. 그는 이 주장을 뒷받침할 수 있는 4가지 증거를 제시했습니다. 첫 번째는 남아메리카 대륙과 아프리카 대륙의 해안선 모양이 일치한다는 점입니다. 둘째는 대륙들을 하나로 모았을 때  메소사우루스 화석의 분포가 잘 연결이 된다는 점입니다. 셋째는 대륙에 남아있는 빙하의 흔적을 남극대륙을 중심으로 연결하면  여러 대륙이 잘 연결된다는 점입니다. 마지막으로 북아메리카와 유럽 대륙의 산맥은 대륙을 모았을 때 잘 연결된다는 점입니다. 그의 이러한 근거에도 불구하고 다른 과학자들은 이렇게 커다란 대륙이 배처럼 움직인다는 베개너의 주장에 동의하지 않았습니다. 특히 대륙을 이동시키는 힘이 무엇인지 베개너가 제대로 설명하지 못했습니다. 베개너는 이에 굴하지 않고 보다 확실한 증거를 찾기 위해서 1929년 그린란드 탐험대의 대장으로 참가했지만 극한의 추위로 탐험을 마무리하지 못하고 50세의 나이로 생을 마감하고 맙니다. 

 

 

홈즈의 맨틀 대류설

홈즈는 영국의 과학자입니다. 그는 베개너가 설명하지 못했던 대륙을 이동시키는 힘에 대한 이론을 내놓았습니다. 대륙은 맨틀 위에 위치하고 있기 때문에 맨틀이 움직이면서 대륙도 움직인다고 주장한 것입니다. 홈즈는 대륙이 움직이는 것이 맨틀에 의한 것이라면 맨틀은 왜 움직이는지를 설명해야 했습니다. 홈즈는 이를 맨틀 대류설로 설명했습니다. 물을 끓이면 뜨거운 부분은 위로 올라가고 차가운 부분은 아래로 내려옵니다. 이렇게 전체적으로 물의 온도가 높아집니다. 홈즈는 맨틀도 이 원리에 따라 움직인다고 설명했습니다. 홈즈는 지구의 핵과 지각의 온도 차이로 인해 맨틀 부분에서 대류가 발생하고 그 위에 얹혀있는 대륙이 이동한다고 주장했습니다. 하지만 홈즈의 맨틀 대류설 역시 증거 부족으로 다른 과학자들의 인정을 받지 못하고 가설 정도로 남아있었습니다. 하지만 1950년대에 이르러 바다 밑에는 거대한 산맥 즉, 해령이 존재한다는 사실이 밝혀지면서 해령에서 뿜어진 마그마가 새로운 해양 지각을 만들고 이 지각은 맨틀이 움직이면서 해령으로부터 멀어진다는 사실이 밝혀졌습니다.

 

 

해스의 해저 확장설

해저 확장설은 헤스와 디즈에 의해 주장된 이론입니다. 해양지각은 밀도가 높은 현무암질로 이루어져 있고 대륙지각은 밀도가 낮은  화강암질로 이루어져 있습니다. 이 밀도차에 의해 해양지각 위에 대륙지각이 떠 있는 상태라고 보았습니다. 쉽게 말해서 물 위에 대륙이 떠 있다고 본 것입니다. 따라서 해령이 움직이면서 그 위에 떠 있는 대륙이 움직인다고 주장한 것입니다. 해령 부근에서 맨틀 물질이 상승하여 새로운 해양 지각이 만들어지고, 이렇게 만들어진 해양 지각은 해령을 중심으로 양쪽으로 멀어지면서 해저가 확장된다고 보았습니다. 

 

 

판구조론 

이렇게 베게너의 대륙 이동설과 홈즈의 맨틀 대류설, 해스의 해저 확장설을 거치면서 판구조론이 정립되었습니다. 베게너는 하나의 초대륙 '팡게아'가 이동하여 현재와 같은 대륙이 만들어졌다고 주장했습니다. 멀리 떨어진 대륙들의 해안선이 일치하는 점과 동일한 동식물이 살고 있다는 점을 근거로 들었습니다. 하지만 대륙을 움직이게 하는 힘을 설명하지 못한 한계로 대다수의 과학자들로부터 인정받지 못했습니다. 홈스는 맨틀 대류설을 통해 대륙이 맨틀의 이동에 의해 움직인다는 점을 제시했지만 홈즈 역시 명확한 증거를 제시하지 못했습니다. 해스와 디츠에 의한 해저 확장설은 해령을 축으로 떨어져 나간 대륙들이 현재의 모습을 이뤘다는 해저 확장설을 주장했습니다. 가장 큰 증거로는 고지자기 줄무늬가 해령을 축으로 대칭적으로 분포한다는 점이었습니다. 이러한 학설들을 거쳐 우리 지구 표면은 크고 작은 여러 개의 판들로 이루어져 있으며 판들이 이동하면서 지각 변동이 일어난다는 판 구조론이 정립되었습니다.