지구 의 강력 한 방어 막 – 지구 자기장 > 과학 기술 칼럼 
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 지구 가 일종 의 거대 한 자석 과 도 같 아서 자기장 을 낸다는 사실 은 대부분 의 사람 들 이 잘 알 고 있 을 것 이 다 . 그러면 이러 한 지구 자기장 의 역할 이 무엇 인지 묻 는다면 , 아마도 북극 을 가리키 는 나침반 에 의해 방위 를 알려 주 는 것 이 가장 중요 한 것 이 라고 답 할지 도 모른다 . 지금 은 GPS 와 내비게이션 시스템 등 에 의해 쉽 게 위치 와 방위 를 확인 할 수 있 으므로 나침반 이 그다지 많이 쓰이 지 는 않 을 것 이 다 . 그러나 그 동안 지리 상 의 발견 등 인류 역사 를 통하 여 나침반 이 중요 한 역할 을 해 온 것 은 사실 이 다 . 
 그러나 지구 자기장 의 역할 은 단순히 인류 에게 남북극 과 방위 를 알려 주 는 것 에 그치 는 것 이 아니 다 . 그 보다 훨씬 더 막중 한 임무 가 있 는데 , 이 는 인간 뿐 아니 라 지 구 전체 와 모든 생명체 에게 대단히 중요 한 일 이 다 . 바로 지구 로 끊임없이 날아오 는 온갖 해로운 방사선 과 입자 등 의 우주선 ( 宇宙 線 ) 으로부터 지구 를 보호 하 는 강력 한 방패 를 제공 하 는 역할 이 다 . 만약 지구 자기장 이 없 다면 인간 을 비롯 한 지구 의 생명체 는 마치 원자 폭탄 이나 핵 발전소 사고 등 에 의해 방사능 에 피폭 되 는 것 과 같 은 피해 를 입 어서 도저히 생존 할 수 없 을 것 이 다 . 
 지구 자기장 을 제공 하 는 원천 은 지구 표면 이 아니 라 지 구 안쪽 의 깊숙 한 곳 에 위치 해 있 다 . 즉 액체 상태 의 철 로 이루어진 지구 의 외핵 이 바로 지구 자기장 을 만들 어 낸다 . 외핵 에 의해 형성 된 지구 자기장 은 지구 표면 근처 뿐 아니 라 멀리 떨어진 우주 공간 까지 뻗 어 나 가 밴 앨런대 ( Van Allen belt ) 를 형성 한다 . 
 지구 의 핵 이 자기장 을 형성 하 는 원리 는 ‘ 다이나모 이론 ( Dynamo theory ) ’ 으로 설명 된다 . 지구 외핵 은 철 과 니켈 등 으로 구성 된 유체 로서 , 내부 의 온도 차이 등 에 따른 대류 로 인하 여 끊임없이 움직이 게 된다 . 따라서 마치 발전기 가 전기 를 생산 하 듯이 유도 전류 가 만들 어 지 고 , 이 로 인하 여 지구 의 회전축 을 따라 지 구 자기장 이 형성 된다는 이론 이 다 . 
 지구 를 위협 하 는 우주 방사선 중 에서 가장 치명 적 인 것 은 바로 다름 아닌 태양 이 내뿜 는 것 이 다 . 태양 은 지구 상 의 모든 생명체 의 생존 에 필수 적 인 에너지 를 제공 하 지만 , 한편 으로 는 파괴 적 인 방사선 과 열 등 으로 지구 를 위협 하 는 야누스 적 인 존재 이 기 도 하 다 . 마치 스타워즈 등 의 SF 영화 에 자주 등장 하 는 대형 방어 막 처럼 , 지구 전체 를 크 게 감싸 는 지구 자기장 이 태양 으로부터 쏟아지 는 유해 방사선 등 을 막 아 주 지 않 았 더라면 인간 을 비롯 한 지구 생명체 들 은 진작 에 절멸 했 을 것 이 다 . 
 플레어 ( Flare ) 분출 등 태양 의 활동 이 격렬 해질 때 마다 지구 의 극지방 에 더욱 자주 나타나 는 오로라 ( Aurora ) 는 매우 아름답 게 보이 겠 지만 , 지구 가 태양풍 ( Solar wind ) 을 방어 하 는 모습 을 보여 주 는 현장 의 하나 이 기 도 하 다 . 즉 태양 에서 방출 되 어 지구 로 날아오 는 하전 입자 들 이 지구 자기장 에 이끌려 대기 권 으로 진입 하 면서 , 대기 중 의 원자 와 이온 들 에 부딪혀 반응 하 고 운동 하 면서 가 시광 의 형태 로 전자기파 를 방출 한다 . 이것 이 바로 사람 들 의 눈 에 는 색색 의 커튼 이 움직이 는 듯이 보이 는 환상 적 인 장면 을 연출 하 는 오로라 현상 이 다 . 
 지구 자기장 의 중요 성 은 지구 와 가장 유사 한 행성 으로 꼽히 는 화성 의 경우 를 살펴보 면 잘 알 수 있 다 . 그동안 여러 화성 탐사선 들 이 화성 표면 을 관측 해서 보내온 사진 들 을 보 면 , 퇴적암 과 유사 해 보이 는 흔적 등 과거 에 는 화성 에 도 상당히 많 은 물 이 있 었 음 을 알려 주 고 있 다 . 그러나 지금 의 화성 은 극지 나 깊숙 한 내부 등 을 제외 하 고 는 충분 한 물 이 없 고 , 박테리아 정도 의 미생물 이 라면 몰라도 고등 생명체 가 살 기 에 는 너무 척박 한 곳 이 되 어 버렸 다 . 그 이유 는 바로 지구 처럼 화성 을 보호 하 는 강력 한 자기장 이 없 기에 , 태양 의 공격 에 의해 물 이 거의 다 증발 하 고 말 았 을 것 으로 추정 되 는 것 이 다 . 
 최근 이른바 골디락스 행성 이 라 불리 는 , 생명체 가 살아갈 수 있 을 만 한 환경 을 지닌 외 계행 성 에 대한 관심 이 높 아 지 고 있 다 . 그러 한 외 계행 성 을 찾 는 데 에 있 어서 , 너무 뜨겁 지 도 차갑 지 도 않 을 정도 로 모항 성 으로부터 의 적절 한 거리 에 위치 해 있 는지 , 그리고 충분 한 물 과 공기 가 있 는지 여부 등 도 물론 중요 하 다 . 그러나 생명체 거주 환경 을 위한 또 하나 의 관건 은 , 바로 그 행성 이 지구 처럼 ‘ 자기장 ’ 을 형성 하 고 있 는가 하 는 점 이 다 . 
 즉 대륙 이 동설 의 창시자 베 게 너 는 여러 지질학 적 , 고생물학 적 증거 들 을 내세워 자신 의 이론 이 옳 다고 주장 했 지만 , 당시 의 지질학 계 를 설득 하 지 못하 고 세상 을 떠났 다 . 그러나 1950 년 대 이후 고지자기학 ( 古 地 磁氣 學 ) 의 발전 으로 지구 곳곳 의 잔류 자기 를 측정 하 고 과거 지자기 의 방향 들 을 추적 해 본 결과 , 맨틀 의 대류 에 의해 대륙 이 지속 적 으로 이동 하 였음이 명확히 입증 되 었 던 것 이 다 . 
 그리고 그 동안 지구 의 역사 를 살펴보 면 , 남극 과 북극 이 아예 뒤바뀌 는 이른바 ‘ 지자기 의 역전 ’ 현상 이 대단히 많이 있 었 음 을 알 수 있 다 . 최근 지구 자기장 이 약해 지 고 있 어서 지자기 역전 이 다시 임박 한 것 이 아닌지 우려 하 는 과학자 들 도 적 지 않 다 . 만약 지자기 가 곧 급격히 바뀌 어 역전 된다면 , 길 찾 기 등 지구 자기장 에 생체 매 커 니즘 을 크 게 의존 하 는 동물 들 에게 심각 한 재앙 이 될 수 도 있 다 . 아직 명확히 입증 된 것 은 아니 지만 , 지구 의 역사 에서 자주 벌어졌 던 생물 들 의 대 멸종 사태 와 지자기 의 역전 현상 이 상당 한 관계 가 있 는 것 아닌지 추정 되 기 도 한다 . 
 이미지 1 : 지구 자기장 에 의해 형성 되 는 밴앨런대 
 이미지 2 : 대륙 이 동설 을 명확히 입증 한 고지자기 의 분포 추적 ( GNU Free Documentation License ) 
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