남극 빙상 밑 `유령산맥' 기원 밝혀져

 

남극대륙의 감부체프 산맥의 3차원 영상/ 영국 남국조사 제공

남극 대륙의 두꺼운 빙상 밑에 숨어 있는 `유령산맥' 감부르체프 산맥이 어떻게 형성됐는지, 지난 3천만년 동안 빙하의 흐름에 어떤 역할을 했는지 등이 처음으로 밝혀졌다고 사이언스 데일리와 BBC 뉴스가 17일 보도했다.

남극 대륙 감부르체프주(AGAP) 프로젝트에 참여한 국제 연구진은 지난 2008~2009년 사이 빙상 투과 레이더와 중력 및 자기장 측정기 등 다양한 첨단 장비를 장착한 항공기로 대륙 상공을 누비면서 빙상 밑 지형을 조사했으며 이후 방대한 자료를 분석, 종합한 결과를 네이처지 최신호에 발표했다.

연구진이 밝힌 감부르체프 산맥의 역사는 이렇다.

"약 10억년 전 지구의 여러 대륙이 충돌해 감부르체프 산맥을 융기시키면서 산맥 밑바닥에 두껍고 밀도가 높은 암석 `뿌리'를 깔아놓았다. 이후 오랜 시간이 지나면서 산맥은 침식을 겪었지만 산맥의 차가운 뿌리는 그대로 남았다.

2억5천만~1억년 전 공룡시대에는 남극대륙을 포함한 초대륙 곤드와나가 산맥의 뿌리 인접부에서 갈라져 나가면서 뿌리의 온도를 높였다. 그 결과 다시 활동하기 시작한 뿌리와 남극대륙 동부 지구대(地溝帶)는 육지를 다시 들어 올려 산맥의 형태를 바꿔놓았다.

이어 강과 빙하가 계곡을 깊게 파고 여러 봉우리를 들어 올려 마치 유럽의 알프스와 같은 웅장한 풍경을 만들었다. 약 3천400만년 전 빙하의 흐름으로 형성된 1천만㎢의 남극 동부 빙상이 캐나다와 맞먹는 면적을 덮어 지금까지 감부르체프 산맥을 침식으로부터 보호해 왔다."

연구진은 감부르체프 산맥의 역사가 10억년에 가까운 것으로 나타났다면서 자신들의 연구는 이처럼 오래된 산맥도 불사조처럼 다시 솟아오를 수 있음을 보여주는 것이라고 강조했다. 감부르체프는 오랫동안 침식돼 온 남극대륙 동부 강괴(剛塊: 캄브리아기 이후 지각변동을 겪지 않은 매우 안정된 대륙 지각)로부터 솟아올랐다는 것이다.

이 연구는 또 언뜻 보기에 모순되는 현상도 설명해 주고 있다. 즉 이처럼 오래된 산맥이 어떻게 그처럼 높고 날카로운 유년기 형태의 봉우리들을 그대로 갖고 있을 수 있는가 하는 것이다.

연구진은 이에 대해 "우리는 산맥들이 단 한 차례의 판운동 사건에 의해 형성됐을 것으로 믿는데 익숙해져 있지만 감부르체프에서 우리가 배운 것은 여러 차례의 사건이 기여했다는 것이며 이는 다른 산맥의 역사에도 참고 자료가 될 것"이라고 말했다.

이들은 또 남극 대륙 동부 지구대가 동아프리카 지구대와 비슷하다는 놀라운 사실을 발견했다면서 이는 감부르체프 산맥 형성 과정의 알려지지 않은 부분을 말해줄 것이라고 밝혔다.

이 연구에서는 또 남극대륙 동부 지구대에 남극 대륙 최대의 빙상 밑 호수가 있는 것으로 나타났다. 연구진의 다음 목표는 감부르체프의 암석 표본을 채취해 잠자던 고대 산맥이 되살아난 시기가 언제인지 밝혀내는 것이다.

Antarctica's "Ghost" mountains explained

Stuck in a "deep freeze" for millennia, a mysterious mountain range deep under the Antarctic ice is finally coming to light.

The Gamburtsev Mountains appear to be part of a rift―a series of ridges that form where Earth's tectonic plates separate―that once stretched about 3,000 kilometers long, the Daily News of National Geographic reported Thursday.

The rift may have been created about 250 million years ago, during the breakup of the ancient supercontinent Gondwana, the paper said, quoting a study. That landmass included today's East Antarctica, India, Africa, and Australia, said study co-author Fausto Ferraccioli of the British Antarctic Survey in Cambridge, England.

Buried under about five kilometers of ice, the Gamburtsev Mountains weren't even found until the mid-1900s, when Russian explorers recorded unusual gravity fluctuations emanating from beneath the ice.

Subsequent studies have revealed a giant range, on par with the European Alps, with the highest peaks rising nearly 4,500 meters.

"These are the least understood mountain ranges on Earth," Ferraccioli said. "It is as exciting as exploring another planet."

An international team of geophysicists recently flew over the Gamburtsev Mountains and used radar to peer beneath the ice and take detailed gravitational and magnetic readings.

The radar shows the mountains' physical features, while the magnetic and gravity readings allow scientists to peer more deeply into the crust. Taken together, the three tools are like taking an MRI image of the mountains, from their surfaces all the way to their roots, said Ferraccioli, whose study appears in the journal Nature.

Based on this data, Ferraccioli's team pieced together a complex picture of the mountains' history.

Today, the Gamburtsevs appear to sit atop an older range, probably formed during a period of major supercontinental assembly, either 1.1 or 1.8 billion years ago, when East Antarctica was being assembled from smaller pieces, Ferraccioli said.

That ancestral range then eroded, but about a 32-kilometer-deep root remained in the underlying mantle.

Later, when the giant rift formed―as also occurred in East Africa's famous Rift Valley―the heat from Earth's interior warmed the material in the long dormant root, causing this material to expand and float higher in the mantle.

As a result, the mountains began to uplift again about a hundred million years ago, when the Indian continent broke off from Antarctica and started its northward migration to its present location.

Then, about 34 million years ago, the Antarctic ice sheet began forming.

"The whole [mountain range] was encased in ice and literally preserved in the deep freeze," Ferraccioli said.

"Otherwise they would have been eroded, and we wouldn't have seen much at all."