행성 지구 2강. 판구조론: 조롱받은 가설의 승리
증거가 옳아도 메커니즘이 없으면 과학은 받아들이지 않습니다. 판구조론은 50년 늦게 도착한 승리죠.
풀고 시작
지도를 보다가 생긴 의심
세계지도를 보다가 남아메리카 동해안과 아프리카 서해안이 퍼즐처럼 맞물린다고 느껴 본 적 있으신가요? 1912년, 독일의 기상학자 알프레트 베게너(Alfred Wegener)는 바로 그 직관에서 출발해 대담한 가설을 발표했습니다. 대륙들은 원래 판게아(Pangaea)라는 하나의 초대륙이었고, 그것이 갈라져 지금의 위치로 이동했다는 겁니다. 베게너는 여기에 증거를 쌓았습니다. 헤엄쳐 대양을 건널 수 없는 담수 파충류 메소사우루스(Mesosaurus)의 화석이 브라질과 남아프리카 양쪽에서만 나옵니다. 씨앗이 무거운 양치식물 글로소프테리스(Glossopteris)의 화석이 남아메리카, 아프리카, 인도, 남극에 걸쳐 분포하죠. 지금은 더운 인도와 아프리카에 고대 빙하가 긁고 간 흔적이 남아 있고, 대륙을 이어 붙이면 그 흔적이 한 점을 중심으로 정합합니다. 북아메리카의 애팔래치아 산맥과 유럽의 칼레도니아 산맥은 잇대어 놓으면 하나의 산줄기가 됩니다. 대륙이 움직였다고 보면 전부 풀리는 사실들이었습니다.
조롱: 메커니즘이 없다
그러나 학계의 반응은 냉담을 넘어 조롱에 가까웠습니다. 베게너는 지질학자가 아니라 기상학자였고, 무엇보다 결정적 약점이 있었습니다. 무엇이 대륙을 움직이는가에 답하지 못한 것이죠. 그는 지구 자전에 따른 원심력과 조석력을 후보로 들었지만, 영국의 지구물리학자 해럴드 제프리스(Harold Jeffreys)는 그 힘이 대륙을 밀기에 턱없이 작으며, 설령 밀어도 대륙이 단단한 해양 지각을 쇄빙선처럼 헤치고 나아가면 부서지는 쪽은 대륙이라고 계산으로 반박했습니다. 1926년 뉴욕에서 열린 미국석유지질학자협회 심포지엄은 사실상 대륙이동설의 성토장이 되었죠. 베게너는 끝내 인정받지 못한 채 1930년 그린란드 탐사 도중 사망했습니다. 증거의 목록이 아무리 길어도, 작동 방식이 물리적으로 불가능해 보이는 가설은 기각됩니다. 당대 과학자들의 판단은 그 나름의 논리 위에 서 있었던 겁니다.
해저가 입을 열다
반전은 대륙이 아니라 해저에서 왔습니다. 2차 세계대전 이후 음향측심 자료가 쌓이면서, 브루스 히즌(Bruce Heezen)과 마리 타프(Marie Tharp)는 대서양 한복판을 남북으로 달리는 거대한 해저 산맥, 중앙해령과 그 중심의 열곡을 지도로 그려냈습니다. 1962년 해리 헤스(Harry Hess)는 해령에서 새 해양 지각이 만들어져 양옆으로 벌어지고 해구에서 맨틀로 다시 가라앉는다는 해저 확장설을 제안했습니다(그 스스로 "지질시(geopoetry)"라 부를 만큼 조심스러운 제안이었죠). 검증 수단은 지난 강에서 본 지구 자기장 역전이 제공했습니다. 1963년 바인(Vine)과 매슈스(Matthews), 그리고 독립적으로 몰리(Morley)는 해저 암석의 자화 방향이 해령을 축으로 정상기와 역전기의 대칭 줄무늬를 이룬다는 것을 보였습니다. 해령에서 갓 굳은 지각이 당시 자기장을 기록한 채 컨베이어 벨트처럼 양쪽으로 밀려났다는 뜻입니다. 이후 심해 시추는 해령에서 멀수록 해저가 오래되었음을 확인했습니다.
종합, 그리고 패러다임 전환
1967년에서 1968년 사이 맥켄지(McKenzie), 모건(Morgan), 르 피숑(Le Pichon) 등이 이 조각들을 판구조론(plate tectonics)으로 종합했습니다. 대륙이 해양 지각을 헤치고 가는 것이 아니라, 지각과 상부 맨틀을 합친 단단한 암석권 판 전체가 그 아래 유동적인 연약권 위에서 움직이며, 대륙은 판에 실려 운반됩니다. 베게너를 무너뜨린 메커니즘 문제가 이렇게 풀렸고, 오늘날은 GPS로 판의 이동을 직접 잽니다. 연간 수 cm, 손톱이 자라는 속도죠. 과학철학자 토머스 쿤(Thomas Kuhn)이 1962년 『과학혁명의 구조』에서 말한 패러다임 전환의 교과서적 사례가 바로 이것입니다. 이상 사실의 누적, 위기, 그리고 세계를 보는 틀 자체의 교체. 고정된 대륙의 지질학과 움직이는 판의 지질학은 같은 암석을 다르게 읽습니다. 철학 서가의 쿤 강은 이 전환의 논리를 다룹니다. 그리고 판이 만나는 경계에서 무슨 일이 벌어지는지가 다음 강의 주제입니다.
인출 문제
생각해볼 질문 (정답 없음)
- 베게너를 거부한 당대 지질학자들은 비합리적이었을까요, 아니면 좋은 과학적 기준을 따랐을 뿐일까요. 지금 어딘가에서 같은 일이 반복되고 있다면 우리는 그것을 알아볼 수 있을까요.
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