초기 지구는 어떻게 생겼는가?

45억년 전으로 돌아간다면 융해된 용암을 걷게 될 것이다. 산소가 없기 때문에 숨을 쉴 수가 없을 것 이다. 지구와 충동하는 소행성과 운석을 피해야 할 것이다.그리고 매우 높은 복사 에너지 때문에 아마도 구토를 할 것이다.  태양계가 생성되기 직전에 초신성이 터졌다. 그것은 엄청난 양의 방사성 물질을 만들어 내고, 그 방사능은 매우 뜨거운 것을 발생시켰다. 오늘날 상당수의 방사능이 사라졌다.  (방사성 물질이 자체적으로 방사선을 방출하는 성질, 즉 불안정한 원자핵이 에너지지가 가장 낮은 기저상태가 되기 위해, 입자 또는 전자파의 형태로 에너지를 방출하는 자연적이고 자발적인 성질이다.) 많은 우주 공간 파편들이 다른 우주 공간의 파편들과 충돌했다.  운석이나 소행성과의 각 충돌은 엄청난 양의 열을 생성한다. 초기 별들을 형성했던 구름의 밀도가 높아지면 압력이 증가하고 뜨거워진다. 융합이 크게 되면 될수록 압력이 상승하고, 특히 중앙부에서 열이 더 올라간다. 초기 지구는 너무 뜨거웠다. 무거운 소재는 바닥으로 가라앉을 것이고, 가벼운 소재는 위쪽으로 올라갈 것이며, 어떤 소재는 스튜냄비 위로 증발할 것이고 끓게 될 것이다.

 

지구가 녹았기 때문에 일련의 단층이 생겼고, 오늘날 단층 구조가 만들어졌다. 네가지 주요 단층을 살펴 보면 다음과 같다. 첫째 지구의 핵이다. 이것은 금속성을 띤다. 니켈과 철, 무엇보다도 철이 지구 중심에 가라앉았다.  이것 때문에 지구는 자기장을 가지게 되고, 이 자기장은 우리와 같은 살아있는 생물에게 해로울 수 있는 태양광선을 굴절시킨다. 둘째 가벼운 암석이 핵 위로 떠다니며 맨틀이라고 부르는 단층을 형성한다. 맨틀은 일종의 뜨거운 암석 찌꺼기이다. 암석은 너무 뜨거워서 어느 정도 녹아 있으며, 맨틀 속의 대류를 따라 움직인다. 대류란 유체가 부력에 의한 상하운동으로 열을 전달하는 흐름이다. 지구의 가장 상부에는 지각이라고 부르는 것이 있다. 현무암, 화강암 같은 가벼운 암석들이 상부에 펼쳐져 있는데 이 암석들은 차가우며, 지각의 얇은 단층을 이루고 있다. 지각은 밑으로부터 올라오는 대류에 의해 이리저리 떠밀린다. 달걀껍질 처럼 매우 얇은 단층으로 생각하면 된다. 그리고 대기단층이 있다. 수소와 같은 매우 가벼운 기체들은 우주공간으로 흩어져버렸지만, 많은 다른 기체들은 지구중력의 끄는 힘으로 인해 지구 주위에 달라 붙어있다.  이것이 지구가 오늘날의 구조를 갖게 된 과정이다.  이 모든 일들은 우리의 태양계가 생성된 후 약 1000만년이 지났을 때 벌어졌다.

 

지구가 사실상 계속 움직이고 있지만, 우리는 지구가 계속 변한다는 사실을 알아차릴 만큼 오랫동안 살 수 없기 때문이다.  20세기초에 알프레드 네게너라는 독일 운석학자는 많은 증거를 제시하면서 대륙들이 사실상 한  연결되어 있었다는 주장을 내어놓았다.  판게아'라고 불렀던 거대한 대륙으로 합쳐져 있었다고 주장했다.  아주 종종 신기술이 새로운 증거를 만들어 내고, 과학에 대한 우리의 이해를 변화 시킨다는 사실을 알게된다. 제2차 세계대전중에 수중음파탐지기가 발달하여 잠수함을 쫓아다녔는데, 전쟁이 끝난 후 몇몇 지질 학자들이 이 기술을 이용하여 해저지도를 만들었다.  그들은 여러 바다에 걸쳐있는 화산의 거대한 사슬을 발견했다. 바다속에서 용암이 맨틀로부터 올라오고 있는 현상이 벌어지고 이것이 산맥을 형성하고, 해양지각을 밀어내고 있었다.

 

두가지 지각 유형이 있다. 우리가 걸어다니는 땅인 대륙지각이 있고, 또 다른 것으로 바다 밑에 있는 해양지각이 있다. 대륙지각은 가볍다. 이것은 화강암으로 만들어지는 경향이 있다. 해양지각은 현무암 으로 만들어져 보다 무거운 경향이 있다.  두가지 지각이 충돌하면, 무거운 해양지각이 대륙지각 밑으로 들어가게 된다. 엄청난 마찰과 높은 열이 생겨날 것이며, 대륙지각의 일부가 녹아버리고 사슬 형태의 산맥을 쳐올리게 될 것이다. 이것이 안데스 산맥이 형성된 과정이다. 또한 대륙지각의 부분들이 서로 충돌할 때도 산맥들이 만들어 진다. 대륙지각의 양쪽 부분이 동일한 밀도를 가지고 있을 때에는 서로 밑으로 들어가지 않는다. 대신 그들은 부서지면서 거대한 산맥을 형성한다. 이것이 거대한 인도가 아시아 대륙에 충돌했던 5000만년 전에 히말라야 산맥이 형성된 과정이다.

 

가끔 두 개의 지각이 서로를 지나 다른 방향으로 움직인다. 마찰이 두 개의 지각을 끌어당기지만 압력이 증가하다가 두 개의 지각은 갑자기 어긋난다. 어긋나는 현상이 지진을 만들어낸다. 이것이 현대적 판구조론의 기본적 아이디어이다. 빅뱅우주론이 현대 천문학의 기본적 아이디어인 것처럼. 판구조론은 지구가 어떻게 움직이고 있는지에 대해 많은 것을 설명해준다. 빅뱅 우주론이 우주가 어떻게 움직이고 있는지에 대해 설명하고 았는 것처럼. 판구조른은 왜 태평양의 주위를 돌며 화산과 지진의 둥근고리가 있는지 설명해준다. 이 이론은 부서진 달걀껍질 처럼 지구가 왜 일련의 판으로 부서져 있는지, 그리고 이 판의 변두리에서 화산과 지진과 같은 격렬한 활동이 왜 일어났는지 이유를 설명해준다.