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구텐베르크 불연속면(영어: Gutenberg discontinuity, core-mantle boundary)은 암석형 하부 맨틀과 금속성 유체인 외핵 사이의 경계를 이루는 면으로, 지표 아래 약 2,891 km 아래에 위치해 있다. 구텐베르크-비헤르트 불연속면 또는 구텐베르크면이라고도 한다.^[1] 불연속면에서는 고체인 맨틀과 액체인 외핵에서의 음향 임피던스 차이로 인해 지진파의 속도에 불연속성이 발생한다. P파는 외핵보다 하부 맨틀에서 속도가 훨씬 느려지는 반면, S파는 액체인 외핵을 통과하지 못한다. 최근 연구에 의하면, 불연속면 위의 하부 맨틀이 하부 맨틀의 7~80%를 이루는 광물인 페로브스카이트의 결정 구조가 바뀐 '포스트 페로브스카이트'로 구성되어 있는 것으로 추측된다. 또한 지진파 단층촬영 연구에 의하면 경계면 근처에서는 아프리카와 태평양의 LLSVP(large low-shear-velocity provinces)와 같은 비대칭적인 구조가 존재한다.^[2]

불연속면 아래의 외핵은 하부 맨틀보다 약 500~1800 K 더 뜨겁다.^[3] 경계면에서의 온도 차이는 철과 니켈로 이루어진 외핵의 대류에 영향을 주어, 궁극적으로 지구 자기장에도 영향을 미치는 것으로 예상된다.

발견

1914년 독일의 지구과학자 베노 구텐베르크는 진앙에서 각거리 103도 내에서는 P파와 S파가 모두 관측되지만, 103도에서 142도 사이에서는 P파와 S파가 도달하지 않고 미약한 P파만 관측된다는 사실을 발견하였다.^[4] 이때 103도에서 142도 사이의 지역을 특정 진앙에 대해 암영대라 한다. 암영대는 지하 2900 km 깊이에 불연속면이 존재하기 때문에 P파가 크게 굴절하여 각거리 142도 이상인 지역으로는 전파되고 S파는 전파되지 못하기 때문에 나타난다. 구텐베르크는 이 사실에서 이 불연속면 아래의 물질은 S파가 통과하지 못하는 액체 상태라는 것을 알아내었다.^[1]

D" 층

구텐베르크 불연속면 바로 위의 하부 맨틀에는 약 200 km 두께의 D" 층('디 더블 프라임'이라고 부른다.)이 존재한다.^[5] 이 영역은 1950년에 뉴질랜드 지구 물리학자 키스 불린(Keith Bullen)이 처음 발견하였다. 그는 지구의 각 층을 지각은 A, 내핵은 G처럼 알파벳 순서대로 이름 붙였는데, 이 중 하부 맨틀에 속했던 D 영역이 이후 두 개의 서로 다른 층으로 나뉜다는 것을 알게 되면서 상부의 1800 km 영역을 D', 하부의 200 km 영역을 D"으로 명명했다.^[6] 추후에 D" 층이 구형이 아니라는 사실이 발견된다.^[7]

각주

↑ ^가 ^나 “구텐베르크불연속면”. 두산백과. 2024년 3월 22일에 확인함.
↑ Lekic, V.; Cottaar, S.; Dziewonski, A.; Romanowicz, B. (2012). “Cluster analysis of global lower mantle”. 《Earth and Planetary Science Letters》. 357-358 (1–3): 68–77. Bibcode:2012E&PSL.357...68L. doi:10.1016/j.epsl.2012.09.014.
↑ Lay, Thorne; Hernlund, John; Buffett, Bruce A. (2008). “Core–mantle boundary heat flow”. 《Nature Geoscience》 1 (1): 25–32. Bibcode:2008NatGe...1...25L. doi:10.1038/ngeo.2007.44. ISSN 1752-0894.
↑ Dziewonski, Adam M.; Anderson, Don L. (1981년 6월 1일). “Preliminary reference Earth model”. 《Physics of the Earth and Planetary Interiors》 (영어) 25 (4): 297–356. Bibcode:1981PEPI...25..297D. doi:10.1016/0031-9201(81)90046-7. ISSN 0031-9201.
↑ WR Peltier (2007). 〈Mantle Dynamics and the D" Layer: Impacts of the Post Perovskite Phase〉. Kei Hirose; John Brodholt; Thome Lay; David Yuen. 《Post-Perovskite: The Last Mantle Phase Transition》 (PDF). 《Volume 174 in AGU Geophysical Monographs》 (American Geophysical Union). 217–227쪽. ISBN 978-0-87590-439-9.
↑ Bullen K., Compressibility-pressure hypothesis and the Earth’s interior. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Geophysical Supplements, 5, 355–368., 1949
↑ Creager, K.C. and Jordan, T.H. (1986). Asperical structure of the core-mantle boundary. Geophys. Res. Lett. 13, 1497-1500