맨틀 대류

집에서 국을 끓일 때 냄비 안을 가만히 들여다본 적 있나요? 불에 닿은 바닥 쪽 국물이 가장 먼저 데워져요. 데워진 국물은 조금 가벼워져서 위로 밀려 올라가요.

위로 올라온 국물은 찬 공기를 만나 식어요. 식은 국물은 다시 무거워져 바닥으로 가라앉아요. 이렇게 올라가고 내려오는 고리가 불을 끌 때까지 쉬지 않고 돌아요.

냄비 위에 뜬 파 조각이 저 혼자 빙글빙글 떠다니는 것도 이 고리에 올라탔기 때문이에요. 조각이 헤엄치는 게 아니라, 아래 국물이 조각을 태우고 도는 거예요.

땅속에서도 이와 비슷한 고리가 돌아요. 지구 중심 쪽은 뜨겁고 겉은 차갑거든요. 그래서 맨틀 아래쪽 암석은 위로, 식은 암석은 아래로 아주 느리게 움직여요.

다시 냄비 표면의 파 조각을 떠올려 볼게요. 국물이 도는 방향을 따라 조각도 천천히 자리를 옮기죠. 지구 겉면에서도 이와 비슷한 일이 벌어져요.

지구의 겉면은 통짜가 아니라 여러 조각으로 갈라져 있어요. 이 조각 하나하나를 판이라고 불러요. 판은 겉껍질(지각)과 그 바로 아래의 단단한 맨틀 윗부분이 한데 붙은 덩어리예요. 이 판이 그 아래의 더 무른 맨틀 층 위에서 흐름과 함께 자기 자리를 조금씩 옮겨요.

속도는 답답할 만큼 느려요. 1년에 손톱이 자라는 정도, 그러니까 몇 센티미터쯤 움직여요. 한 사람이 평생을 지켜봐도 몇 미터 옮겨 간 정도예요. 하지만 그 걸음이 수천만 년 쌓이면 수천 킬로미터가 되어, 대륙 하나가 자리를 옮길 만한 거리가 돼요.

판이 서로 벌어지는 곳에서는 아래에서 새 암석이 솟아올라 바다 바닥을 넓혀요. 반대로 판끼리 밀치는 곳에서는 땅이 구겨져 높은 산맥이 서고 지진이 잦아요.

냄비 비유에는 끊기는 지점이 있어요. 맨틀은 국물처럼 찰랑이는 액체가 아니에요. 망치로 치면 쪼개지는 단단한 암석이지만, 수백만 년 단위로 보면 엿가락처럼 천천히 모양이 변해요.

판이 컨베이어 벨트에 얹힌 짐처럼 끌려간다는 그림도 손볼 데가 있어요. 판은 흐름 위에 놓인 짐이라기보다 흐름의 가장 윗부분이에요. 식어서 무거워진 판이 스스로 가라앉으면서 뒤따라오는 부분을 끌어당기는 몫이 꽤 커요.

그래도 냄비에서 본 큰 그림은 그대로 남아요. 뜨거운 곳에서 올라오고 식은 곳에서 내려가는 고리가 지구의 겉모습을 오랜 시간에 걸쳐 바꿔 놓아요. 다만 그 시계가 사람의 하루가 아니라 수천만 년 단위로 돌아갈 뿐이에요.