바닷물은 왜 짤까요?

만일 바다에 있는 모든 소금을 육지에 고르게 펴 놓는다면, 두께가 무려 150미터가 넘는—약 45층 건물 높이의—소금층이 생길 것입니다! 그 모든 소금이 어디에서 나왔을까요? 수없이 많은 시내와 강의 민물이 바다로 흘러 들어가는데 말입니다. 과학자들은 몇 가지 근원을 알아냈습니다.

한 가지는 바로 우리 발밑에 있는 땅입니다. 빗물이 흙과 암석 사이로 스며들면서 미량의 광물이 녹아 나오며, 그런 광물에는 소금과 소금의 화학 성분도 들어 있습니다. 빗물은 시내와 강을 통해 그런 물질을 바다로 운반합니다(1). 이 과정을 화학적 풍화 작용이라고 합니다. 물론, 민물에 들어 있는 소금은 농도가 매우 낮아서 짠맛이 나지 않습니다.

또 한 가지 근원은 바다 밑에 있는 지각인데, 그 속에는 소금을 형성하는 광물이 들어 있습니다. 물이 바다 밑바닥의 갈라진 틈으로 스며들면, 아주 뜨겁게 가열되어 광물이 녹게 됩니다. 광물을 함유한 그 물은 표면으로 다시 올라옵니다. 이렇게 해서 화학 물질이 많이 녹아 있는 열수 용액이 생성되는데, 이 용액은 열수공을 통해 바다 속으로 분출됩니다. 열수공은 때때로 깊은 바다에서 간헐천을 형성하기도 합니다(2).

최종 결과는 이와 비슷하지만 과정이 뒤바뀐 경우도 있습니다. 해저 화산에서 뜨거운 암석이 다량으로 바다에 분출되고, 그 암석에서 화학 물질이 물속으로 나오게 되는 것입니다(3). 광물의 또 다른 근원은 바람입니다. 바람은 입자들을 육지에서 바다로 운반해 줍니다(4). 이런  모든 과정의 결과로, 바닷물은 알려져 있는 거의 모든 원소가 들어 있는 용액이 됩니다. 하지만 소금의 주성분은 염화나트륨이며, 그것이 우리가 흔히 먹는 소금입니다. 염화나트륨은 용해된 소금의 85퍼센트를 차지하며, 바닷물이 짠맛을 내는 주된 원인입니다.

염분 농도가 일정하게 유지되는 이유는 무엇인가?

소금이 바다에 농축되는 것은, 바다에서 증발되는 물이 거의 순수한 물이기 때문입니다. 따라서 바닷물 속에 있는 광물은 그대로 남아 있게 됩니다. 게다가, 외부에서도 계속 바다로 광물이 유입됩니다. 하지만 염분 농도는 약 35퍼밀 즉 바닷물 1킬로그램당 소금 35그램 정도로 일정하게 유지됩니다. 그렇다면, 소금과 그 밖의 광물이 바다에 들어오고 빠져나가는 비율이 거의 같음이 분명합니다. 따라서 이런 질문이 생깁니다. 소금은 어디로 빠져나갑니까?

많은 소금 성분은 생물의 몸속으로 흡수됩니다. 예를 들면, 산호충과 연체동물과 갑각류는 껍데기와 골격을 위해 소금의 한 가지 성분인 칼슘을 섭취합니다. 규조류라고 하는 미세한 조류는 실리카를 추출해 냅니다. 박테리아와 같은 생물들은 용해되어 있는 유기물을 먹어 치웁니다. 이런 생물이 죽거나 다른 생물에게 먹히면, 그 몸 안에 있던 소금과 광물은 결국 생물의 시체나 배설물의 형태로 바다 밑바닥에 가라앉게 됩니다(5).

그런 생화학적 과정으로 제거되지 않는 많은 소금은 다른 방법으로 처리됩니다. 예를 들면, 육지로부터 강이나 흐르는 빗물이나 화산재를 통해 바다에 유입된 진흙과 그 밖의 물질이, 일부 소금과 결합하여 바다 밑바닥에 가라앉기도 합니다. 어떤 소금은 암석과 결합하기도 합니다. 이와 같이, 여러 가지 과정을 통해서 상당량의 소금이 마침내 바다 밑바닥에 쌓이게 됩니다(6).

많은 연구원들은, 오랜 세월이 걸리긴 하지만 지구 물리학 과정을 통해 그 순환이 완성된다고 생각합니다. 지구의 맨 바깥 부분인 지각은 거대한 판들로 구성되어 있습니다. 때때로 이런 판들이 섭입대에서 서로 부딪치면, 한쪽 판이 옆에 있는 판의 밑으로 들어가 뜨거운 맨틀 속으로 빠지게 됩니다. 대개는 밀도가 더 높은 해양판이 옆에 있는 더 가벼운 대륙판의 밑으로 가라앉게 되며, 이때 거대한 컨베이어 벨트처럼 그 판 위에 소금기 있는 침전물을 실은 채 그대로 가라앉습니다. 이런 식으로 지각의 많은 부분이 서서히 순환 과정을 거치게 됩니다(7). 지진, 화산, 지구대는 이 과정에서 나타나는 세 가지 현상입니다. *

 놀랍게 한결같은 바닷물

바닷물의 염도는 장소에 따라, 때로는 계절에 따라 달라집니다. 내륙에 고여 있는 물을 제외하면, 가장 염도가 높은 바다는 증발이 매우 심한 홍해와 페르시아 만입니다. 큰 강들에서 민물이 많이 유입되거나 강수량이 많은 해역은 평균보다 바닷물이 덜 짭니다. 그리고 민물이 얼어서 생긴 극지방의 얼음이 녹는 곳 부근의 바닷물도 마찬가지입니다. 반면에, 얼음이 얼 때는 그 부근의 바닷물이 더 짭니다. 하지만 전반적으로, 해양의 염도는 아주 한결같이 유지되고 있습니다.

바닷물은 또한 pH 값도 비교적 일정합니다. pH는 물질의 산성도나 알칼리도를 나타내는 단위로, 7이 중성입니다. 바닷물의 pH는 7.4에서 8.3사이로, 약간 알칼리성입니다. (사람의 피는 pH 약 7.4입니다.) 만일 바닷물의 pH가 이 범위를 벗어난다면, 바다에 큰 문제가 생길 것입니다. 사실, 요즈음 일부 과학자들은 그렇게 될까 봐 우려하고 있습니다. 인간이 대기에 배출하는 이산화탄소의 많은 부분이 결국 바다에 도달하게 되고, 거기서 물과 반응하여 탄산을 형성합니다. 그러므로 인간의 행위로 말미암아 바다는 서서히 산성화되고 있을지도 모릅니다.

바닷물이 어떻게 화학적으로 안정된 상태를 유지하게 되는지는 아직 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 하지만 우리가 이미 알게 된 사실만으로도 창조주의 광대한 지혜가 뚜렷이 드러납니다. 그분은 자신이 만드신 작품에 관심을 갖고 계십니다.—계시 11:18.

[각주]

[16, 17면 도해와 삽화]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

비

1 암석에 들어 있던 광물

2 열수공

3 바다 속의 분출

4 바람

바다

바다 밑바닥

지각

5 규조류

6 화산재

7 삽입대

[자료 제공]

열수공: © Science VU/Visuals Unlimited; 분출: REUTERS/Japan Coast Guard/Handout

규조류: Dr. Neil Sullivan, USC/NOAA Corps; 화산 사진: Dept. of Interior, National Park Service

[18면 네모와 도해]

바다에 있는 소금

과학자들은 백 년이 넘도록 바닷물을 연구하고 있지만, 아직도 그 화학 조성에 관해 완전히 알지는 못한다. 하지만 그들은 용해된 소금의 여러 가지 성분을 분리하여 그 조성 비율을 계산해 낼 수 있었다. 이런 성분들 가운데는 다음과 같은 것들이 있다.

[도해]

염소 55%

나트륨 30.6%

황산염 7.7%

마그네슘 3.7%

칼슘 1.2%

칼륨 1.1%

중탄산염 0.4%

브롬 0.2%

그 밖에 붕소, 스트론튬, 불소 등등.

[18면 네모와 삽화]

바닷물보다 짜다

내륙에 고여 있는 물이 바닷물보다 더 짠 경우가 있다. 그 두드러진 예가 지상에서 가장 물이 짠 사해이다. 성서 시대에 소금 바다라고 불린 이 사해에 물이 흘러 들어가면서, 그 안에 녹아 있는 소금과 그 밖의 광물도 함께 들어간다. (민수 34:3, 12) 사해 연안은 마른 땅으로서는 지상에서 가장 낮은 곳이기 때문에, 물이 빠져나갈 수 있는 길은 오직 하나—증발하는 방법—뿐이다. 여름에는 물이 증발하면서 하루에 무려 2.5센티미터나 해수면이 낮아지기도 한다.

따라서, 해수면 가까이 있는 물의 소금 함량은 약 30퍼센트로, 지중해의 거의 열 배가 된다. 물은 염도가 높아지면 밀도도 높아지기 때문에, 사해에서 수영을 하면 몸이 물에 잘 뜬다. 사실, 고무 튜브 같은 기구 없이 물 위에 누워서 신문을 읽을 수 있다.

[18면 네모]

소금은 공기 정화에 도움이 된다

연구 결과에 따르면, 공기 중에 있는 오염 입자는 육지에 떠 있는 구름에서 비가 내리는 것을 방해한다. 하지만 바다에 떠 있는 오염된 구름에서는 더 쉽게 비가 내린다. 그런 차이가 있는 것은 바다에서 물보라가 일 때 생기는, 대기 가운데 떠다니는 바다 소금 입자 때문이다.

대기 중의 오염 입자에 형성되는 물방울은 대개 빗방울이 되어 떨어지기에는 너무 작아서, 그대로 공중에 떠 있다. 바다 소금 입자는 이런 작은 물방울들을 끌어당겨 더 큰 물방울이 형성되게 함으로, 바다 구름의 응결핵이 된다. 그 결과 비가 내리고, 오염 물질이 제거되면서 대기도 정화된다.