우리가 먹는 지하수는 800년전 물
지구상에는 13억∼14억㎦의 어마어마한 양의 물이 있지만, 지구의 질량과 비교하면 4000분의 1에 지나지 않는다. 더군다나 지구가 생성됐을 당시에는 바다는 물론 물 자체가 없었다고 한다. 그렇다면 생명체의 중요한 삶의 터전이 되고 있는 물은 도대체 어디서 생겨난 것일까. 오는 22일 세계물의 날을 맞아 물의 순환계를 알아본다.
●물의 기원은 지구 내부? 우주?
우선 화산 폭발과 함께 땅속의 물이 뿜어나와 바다를 만들었다는 학설이 지난 1894년 제기된 이후 가장 설득력을 얻고 있다. 화산가스 성분의 60%는 수분으로 여기서 나온 수증기가 공기 속에 섞여 있다가 지구가 식으면서 물방울로 바뀌어 지상으로 떨어졌다는 것이다. 즉 지구상의 물은 지구가 화산 활동을 통해 토해낸 수분의 양과 일치한다는 주장이다.
그러나 반론도 만만치 않았다. 화산가스 속의 수분은 해저 지각의 틈을 통해 수분이 용암층에 흘러 들어갔다가 다시 나오는 것일 뿐, 바다가 생기기 전에는 화산가스에 수분이 별로 없었으리라는 것이다. 물보다 용암층의 비중이 높아 물이 용암층으로 들어가기가 어렵다는 논리다.
이 때문에 미국 아이오와대 루이스 프랭크 박사는 지난 1986년 물이 유성에 실려 지구에 들어왔다는 학설을 발표하기도 했다. 이 학설은 처음에 비웃음의 대상이 됐지만,10년 후 미 항공우주국(NASA)이 많은 양의 물이 유성에 실려 들어오고 있다는 사실을 확인하자 상황은 달라졌다. 주성분이 물인 집채만한 크기의 유성이 매일 몇 만개씩 지구 인력권으로 들어와 지구 상공 수천㎞에서 분해된다는 것이다. 이런 식으로 수십억년간 우주로부터 물이 쏟아져 들어왔다면 바다를 채울 만도 하다.
●물은 ‘카멜레온’
사해는 왜 물 위에 누워 책을 읽을 수 있을까. 백두산 꼭대기에 자리잡은 천지는 왜 물이 마르지 않을까. 그 해답은 물의 순환에 있다. 물의 양은 일정하게 유지되지만 증발·응결·강수·유수 등을 통해 물의 상태와 분포는 변하게 된다. 즉 사해는 건조하고 햇빛이 따가워 증발량은 많지만 유입량이 적어 소금 성분이 많이 남고, 천지 아래에는 흘러 나오는 화산 지하수가 있기 때문이다.
지구상 물의 97.2%는 지구 표면의 70.8%를 덮고 있는 바닷물이다. 바닷물은 태양에너지 등의 영향을 받아 증발하며, 위도 40도 이하의 저위도 해역이 증발량의 80%를 차지한다.
증발한 수증기는 응결돼 구름이 되고 다시 비나 눈으로 내린다. 이 중 90%는 바다에,10%는 바람에 의해 육지에 각각 떨어진다. 대기 중의 수증기를 모두 응결시킨 물의 양, 즉 전 지구의 가강수량은 지구표면을 25㎜ 정도 덮을 수 있다.
지상으로 떨어진 물의 65%는 증발해 대기 중으로 돌아간다. 또 일부는 식물에 흡수된 뒤 잎을 통해 증산되며, 일부는 지표면을 따라 바다로 흘러가는 하천물이 되고, 일부는 토양 속으로 침투돼 지하수가 된다. 물은 이같은 변화의 과정을 끊임없이 반복하고 있는 것이다.
●물은 ‘굼벵이’
빙하는 육지 넓이의 11%를 덮고 있으며, 육수 부피의 70% 이상을 차지한다. 물의 총량이 일정하기 때문에 빙하의 양이 증가하면 해수면은 낮아진다.1만 8000년 전 빙하기의 빙하는 지금보다 3배 정도 많아 지구의 평균 해수면이 130m 정도 낮았을 것으로 추정된다.
하천물 등 지표수는 육지 넓이의 3%에 불과하다. 반면 땅밑에 드넓게 분포하는 지하수는 8만 3000㎦, 생명체 속에 포함된 물은 1000㎦로 각각 추정된다. 지하수의 속도는 지역이나 깊이에 따라 차이가 있지만 하루 수㎜에서 수m에 불과해 평균 체류시간이 800년에 달한다. 하천물과 달리 지하수의 체류시간은 길어 한번 오염되면 원상태로 회복하는데도 오랜 시간이 걸린다. 예를 들어 한방울의 기름은 25ℓ의 물을 마실 수 없게 만든다. 태양빛이 닿지 않는 수심 200m 이상의 바닷물인 해양심층수는 그린랜드에서 발원,2000년을 주기로 각 대양을 순환한다.
장세훈기자 shjang@seoul.co.kr