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1. 개요
內核 / inner core내핵은 지구의 가장 안쪽에 위치한 핵에서도 외핵 밑에 위치한 지층이며 지표면으로부터 5,150km 지점에서 지구 중심인 약 6,400km 까지 해당하는 반지름 약 1,220km 의 구체다. 이는 지구 반지름의 19%에 해당한다.
내핵 표면은 약 5,700K 로 태양 표면 온도와 비슷한 걸로 추정되며, 주요 구성성분은 철 등 중원소다. 외핵보다 압력이 높아 고체 상태다.
2. 역사
20세기 초까지의 지질학 에서는 지구의 핵은 액체 상태의 구형이라 믿어지고 있었다. 그러다가 1936년 덴마크의 과학자인 잉에 레만이 1929년 뉴질랜드 머치슨 시에서 발생한 지진파를 연구하던 도중 P파의 굴절된 파형을 설명하기 위해서는 핵의 형태가 고체와 액체의 2단 구조로 이루어져 있어야 한다고 주장하였다. 지진파는 맨틀과 외핵의 경계면인 구텐베르크 불연속면을 통과하며 크게 굴절, 감속되었다가 외핵과 내핵의 경계면인 레만 불연속면에서 다시 속도가 증가한다.이후 지진계의 발달로 이 가설은 사실로 받아들여졌으며, 그녀의 업적을 따서 외핵과 내핵의 경계를 레만 불연속면이라 칭하게 되었다.
과거의 일부 서적은 지구의 내부 구조를 설명할 때 외핵과 내핵을 합쳐 지각 - 맨틀 - 핵의 3단 구조로 이야기하는 경우도 있었는데, 외핵과 내핵의 성질이 사뭇 다르기 때문에 현재는 대부분이 외내핵을 따로 구분한 4단 구조로 설명하고 있다.
3. 성질
내핵은 압력이 높아 밀도는 12.2~13.6g/cm3[1]나 되어 고체 상태로 존재하며, 지하 5,155 ~ 6,378km인 지구 최중심부까지 분포하고, 온도는 5,500~6,960°C까지 올라간다.[2][3]온도는 약 5,700K로 섭씨 온도로는 5,400°C. 태양의 표면과 맞먹는 수준의 고온이 특징. 상부에 있는 지각, 맨틀, 외핵에 짓눌리는 탓에 내부 압력 역시 굉장히 높다. 대략적으로 계산된 수치가 330 ~ 360 기가파스칼로 이는 약 3,300,000 ~ 3,600,000 기압에 해당된다.
내핵의 부피는 고작 0.69% 이며 질량으로는 1.7% 다. 하지만 내핵의 열과 고체 상태 덕분에 액체 상태인 외핵이 대류하면서 자기장을 생성한다.
내핵을 이루는 원소는 철 88.8%, 니켈 4.5%, 황 2%, 크로뮴 0.4%, 수소 260ppm, 탄소 500ppm, 셀레늄, 텔루륨, 소량의 산소 등으로 구성되어 있다. 외핵과 비슷하게 철, 니켈이 대부분이라고 추측했으나 최근 연구 결과에 따르면 금과 백금 수준의 탄력성도 일부 발견되었다고 한다. 밀도는 12.6 ~ 13.0g/㎤이다.
내핵의 구성 나머지 5%는 규소가 가장 유력한 후보 구성 원소라고 제시했다. #
내핵과 외핵의 경계면에서 P파의 진행속도가 약 10% 증가하는 것으로 보아[4] 내핵은 고체로 추정된다.
호주국립대학(The Australian National University)의 트칼치치(Hrvoje Tkalčić)교수와 탄-손 팜(Than-Son Phạm)박사는 J 전단파(지구 내핵을 통과하는 전단파의 한 종류)를 '상관 파장법'을 통해 2개의 지진파 탐지기에서 받은 신호 사이의 유사성을 파악했다. 그 결과 내핵이 '단단하다'는 직접적인 증거를 발견했다고 과학저널 사이언스(Science)에 발표했다. #
2022년 3월, 내핵이 초이온 상태라는 연구 결과가 발표되었다.
3.1. 심핵
처음에는 내핵의 성분이 균일할 거라고 예상되었다. 당시의 지구 생성 이론에 따르면 내핵의 성분은 거의 균일해야 했고, 심지어 단일 철 구체일 거라는 설도 있었다. 단일 물질설은 이후 지진파 연구가 이뤄지면서 철폐되었다.2015년도의 YTN의 방송 내용에서 지구 내핵이 단일층이 아닌 두개의 층이며, 최심부 내핵(innermost inner core)이 존재한다는 보도를 하였다. 이는 영문위키 내핵문서 5.4번 항목 "Multiple Layers"에도 기재되어 있다.
2023년 내핵 가장 깊은 곳에 반지름이 약 650㎞에 달하는 금속 구체로 된 또 하나의 핵이 존재한다는 연구 결과가 나왔다.# 위와 마찬가지로 지진파의 경로가 아주 약간 차이나는 걸 근거로 하고 있는데, 차이가 워낙 불규칙하여 내핵의 균일하지 않은 성분 때문에 발생한 걸 수도 있어서 아직 연구 단계이다.
이 구조는 통칭 Innermost Inner Core로 불리고 있다. 한국 인터넷 등지에서는 주로 '내내핵', '최내핵', '심핵' 등으로 번역되고 있다. 다만 최근에 나온 연구결과라 그런지 아직 연구가 진행 중이라서 심핵과 내핵의 경계(불연속면)의 이름은 지어지지 않았다.[5]
3.2. 내핵의 성장
지구가 점차 식어가면서 내핵도 커지고 있다. 연간 1mm 정도씩 성장하여 외핵을 내부부터 잡아먹고 있다. 초당 약 8만톤의 철이 고체로 변하고 있으며, 외핵까지 전부 고체가 되면 대류 현상이 없어져 자기장을 생성할 수 없게 되지만 그 때가 되려면 지구가 태양에 잡아먹힌 이후인 910억년 후다.3.3. 내핵의 회전
내핵은 맨틀과 직접적으로 고정되어 있지 않기 때문에 지구(지표면) 자전속도와 다르다는 주장이 있었다. 장기간 관찰 결과 지구 내핵의 자전 속도는 지표면보다 연간 0.3~0.5도 더 빠른 걸로 추정되었는데, 2009년 역전 현상이 일어나 지금은 조금 느리게 돌아가고 있다. 그러나 이는 영구적인 현상이라기 보다는 70년 주기의 변동으로 생각된다.내핵의 축은 좀 더 자주 변하고 있는데, 직접 맞닿는 외핵의 대류와 대류로 인해 발생하는 강한 자기장, 달의 조력 등 다양한 요인이 공명하여 현재는 1일 이내 아주 작은 폭으로 변동하고 있다.
3.4. 내핵의 나이
의외로 내핵의 나이는 지구 나이 45억년이 아니라 다양한 의견이 분분한데, 직접 채취가 불가능한 것도 있지만 현재의 내핵 구조 자체가 성립된지 얼마 되지 않았다고 추정되기 때문이다. 방사선 붕괴열 등 열역학적 근거에 따르면 내핵 구조가 성립한 건 고작 1~7억년이며 최대 42억년까지 올라간다. 반면 고지자기 증거를 보면 약 5억년 전 신원생대 때 현재 내핵의 구조가 된 것으로 추정된다.4. 기타
- 다른 행성들에도 당연히 존재한다. 지구의 내핵이 전체 반지름의 20%라면 달은 반지름의 70% 나 된다. 가스로 이루어져 있다고 알려져 있는 목성형 행성들조차 내핵은 철 등 중원소로 이루어진 고체다. 또한 행성 표면의 온도가 극도로 낮은 이들 행성도 내핵의 온도는 섭씨 3,000~4,000°C 정도로 지구의 내핵 못지 않게 고온이며, 목성의 경우 20,000°C를 넘는 수준으로 태양계 행성 중 가장 고온의 내핵을 가지고 있다.
- 아이스 에이지 단편에서는 광물질 벽으로 둘러싸인 무중력 공간에 둥둥 떠있는 구체의 모습으로 등장했다.
- 은근히 인터넷에서 많이 비유되었던 용어다. 특정 인물이나 단체의 위상이 논란이나 사건사고로 떨어질 때 위상이 내핵까지 추락했다는 식으로 표현했다. 이후 나락, 막장 등 새로운 밈으로 대체되면서 반쯤 사어가 되었다.
- 내핵을 지옥으로 받아들이는 특정 종교인들이 있다.