모든 지구 생명체의 근간인 탄소는 깊은 지하에서 들끓는 맨틀층의 암석 속에 대부분 존재하는 것으로 밝혀졌다고 라이브사이언스 닷컴이 7일 보도했다.

미국 스미스소니언 자연사 박물관과 로드아일랜드 주립대 과학자들은 해저 화산의 용암을 통해 맨틀층 속의 탄소 순환 변화를 추적한 결과 "지구 탄소 중 최고 90%가 깊은 땅 밑 맨틀층에 분포하는 것으로 밝혀졌다"고 사이언스 익스프레스에 발표했다.

연구진은 새로운 해양 지각을 형성하는 해저 화산 용암의 화학 조성에 맨틀층의 탄소 순환이 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 세계 각지의 해상(海床) 암석을 채취해 화학 성분을 분석했다.

특정 동위원소와 산화철의 비율은 수십억년간 저장된 탄소가 맨틀의 화학적 조성에 강력한 영향을 미쳤음을 시사하는 것으로 나타났다.

깊은 바다 밑에 산맥 모양으로 형성된 대양 해령은 30~2천900㎞ 지하의 맨틀이 녹아 직접 분출하는 곳인데 분출한 맨틀 암석은 특징적인 화학 조성을 나타내며 각기 다른 화학 성분은 각기 다른 출처를 가리킨다.

즉 어떤 암석은 판구조 활동에 의해 맨틀층 깊은 곳으로 밀려 들어간 고대 섭입대 대양지각에서 나온 것일 수도 있고 어떤 것은 지핵과 맨틀층 경계 부근에서 솟구친 심부 플룸(plume: 물질과 에너지의 강력하고 거대한 열 흐름)에서 나온 것일 수도 있다.

연구진은 `부화맨틀'(enriched mantle)이라고 불리는 희귀한 암석의 화학 성분 속에는 환원철(還元鐵)이 함유되는 경향이 있고 `결핍맨틀'(depleted mantle)에는 산화철이 함유되는 경향이 있다고 밝혔다.

이들은 이처럼 짝을 이루는 현상은 탄소가 맨틀 속의 철 성분을 좌우하는 역할을 한다고 보면 설명이 가능하다고 지적했다.

연구진은 "탄소는 철 환원의 메커니즘이 되기도 하고 환원된 용암에서는 탄소 함유 암석이 녹을 때 일어나는 부화 현상이 일어나기도 한다"고 말했다.