맨틀서 발견한 미지의 광물 데이브마오이트
2021-11-16 19:21

지구 맨틀에서 형성된 다이아몬드에서 지금껏 이론상으로만 존재했던 신종 광물이 발견됐다. 이 광물은 저명한 학자의 이름을 따 ‘데이브마오이트(davemaoite)’로 명명됐다.

미국 네바다대학교 연구팀은 최근 국제 학술지 ‘사이언스(Science)’를 통해 발표한 논문에서 지표로부터 660㎞ 깊이의 맨틀에서 채취한 보츠와나산 다이아몬드가 온전한 상태의 데이브마오이트를 품고 있었다고 발표했다.

대만 지구물리학자 데이브 마오(모하광, 80)의 이름을 딴 이 광물은 지구상에서 처음 발견된 고압 규산염 페로브스카이트(CaSiO3)로 기록됐다. 그간 학계는 지구 맨틀에 이 광물이 풍부하게 분포할 것으로 추측했으나 결정구조 상 그 존재를 증명하지 못했다.

연구팀 관계자는 “데이브마오이트는 맨틀 내부의 고온·고압 환경에서만 형성돼 지표로 옮겨지면 주위 압력이 낮아지면서 분해된다”며 “이런 특성 때문에 실물은 좀처럼 발견되지 않아 어디까지나 이론상의 광물에 지나지 않았다”고 설명했다.

지하 660㎞ 맨틀에서 형성된 다이아몬드 조각과 그 속의 데이브마오이트 <사진=미국 로스앤젤레스 자연사 박물관 공식 홈페이지>

연구팀은 싱크로트론 X선 회절 기술로 다이아몬드를 분석한 결과 손상되지 않은 데이브마오이트가 갇혀 있는 것으로 확인했다. 이 기술은 일반적인 의료용 X선에 비해 100만배 강한 X선을 활용, 특정 물질 내부를 분자와 원자 수준으로 투시한다.

다이아몬드 속의 데이브마오이트 샘플은 불과 몇 ㎛(마이크로미터, 100만 분의 1m)로 아주 미세한 크기였다. 연구팀은 이 작은 샘플이 학계가 머릿속으로만 그려왔던 광물을 현실로 끌어냈다는 점에서 의미가 있다고 평가했다. 

학계는 처음 발견된 데이브마오이트가 맨틀 내에서 중요한 역할을 하는 것으로 추측했다. 연구팀 관계자는 “데이브마오이트 내부에는 우라늄, 토륨 등 미량의 방사성 원소가 포함돼 있을 것”이라며 “이런 원소들은 붕괴되면서 열이 발생하는데, 데이브마오이트는 맨틀 내에서 상당한 열을 생성했을 가능성이 있다”고 언급했다.

지구 껍데기인 지각 바로 아래 분포하는 맨틀 <사진=pixabay>

이번 발견은 다이아몬드가 지금까지 예상되던 것 이상으로 지구 깊숙한 곳에서 형성된다는 사실도 보여줬다. 연구팀은 맨틀에 보다 많은 미지의 광물들이 분포할 수 있다고 보고 관련 연구를 지속할 계획이다.

맨틀은 지구의 지각과 핵 사이의 영역으로 추정 깊이는 약 30~2900㎞로 광범위하다. 지구 전체 부피의 80% 이상을 차지하는 맨틀은 규산염을 주성분으로 하는 암석 덩어리일 것으로 추정된다.

연구팀 관계자는 “땅속 깊숙한 맨틀은 인간이 직접 도달할 수 없는 불가사의한 영역”이라며 “이번처럼 진귀한 광물을 손에 넣는다면 그 내부의 화학 조성 등 정보를 얻어 맨틀에 대한 이해의 폭을 넓힐 수 있다”고 말했다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr 

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