“바닷물은 왜 짤까? 염분의 기원”이라는 질문은 단순하지만 그 속에는 지구의 탄생부터 지금까지 이어진 복잡한 화학적 순환의 비밀이 숨어 있다. 인간의 눈에 짠 바다는 너무나 당연하게 느껴지지만 그 염분이 어떻게 형성되고 유지되어 왔는지를 살펴보면 지구의 역사, 대기의 진화, 암석의 풍화 작용, 그리고 물의 순환이 한데 얽힌 거대한 자연의 이야기를 마주하게 된다.
1. 바닷물의 짠맛, 염분의 정체를 찾아서
우리가 바닷물을 마시면 짜다고 느끼는 이유는 그 속에 녹아 있는 염분 때문이다. 염분이란 바닷물에 녹아 있는 모든 용질, 즉 물에 녹은 고체 물질의 총량을 의미한다. 하지만 이 중에서 절대적인 비중을 차지하는 것은 염화나트륨, 즉 우리가 흔히 말하는 소금이다. 실제로 바닷물 속 용질의 약 85%가 염화나트륨이며, 나머지는 황산마그네슘, 염화칼륨, 탄산칼슘 등의 다양한 이온들로 구성되어 있다.
지구 평균 해수의 염분 농도는 약 3.5%, 즉 1리터의 바닷물 속에 약 35g의 염이 녹아 있는 셈이다. 흥미롭게도 이 수치는 지구 전체 바다에서 거의 일정하다. 이는 해수의 염분이 단순히 소금이 많이 녹은 결과가 아니라 오랜 세월에 걸쳐 해양과 대기, 암석 사이의 균형 상태가 유지되고 있기 때문이다.
그렇다면 이런 염분은 어디서 왔을까? 우리가 흔히 떠올리는 바닷물의 짠맛은 단순히 소금이 녹아서가 아니라 지구 내부와 외부에서 일어난 지질화학적 순환의 산물이다. 바다의 짠맛은 결국 지구의 숨결, 즉 행성의 끊임없는 순환과 진화의 결과물이라 할 수 있다.
2. 염분의 근원, 암석과 비의 화학 반응
바닷물 속 염분의 가장 중요한 기원은 바로 육지의 암석이다. 바다는 스스로 짠맛을 만들어내지 않는다. 수십억 년 전부터 지금까지 지구 표면에서 내린 비와 하천이 암석을 침식하면서 소금기와 미네랄을 조금씩 녹여 바다로 실어 나른 것이다.
비가 내릴 때 대기 중 이산화탄소가 물에 녹아 약한 산성의 빗물이 된다. 이 빗물이 암석 표면에 닿으면 암석 속의 광물과 화학 반응을 일으켜 이온을 용해시킨다. 예를 들어, 화강암 속의 장석이 풍화되면 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 금속 이온이 물에 녹아든다. 이런 이온들이 하천을 따라 바다로 흘러들어가면서, 바닷물 속 염분이 점차 축적된 것이다.
하지만 단순히 육지의 풍화만으로는 설명이 완전하지 않다. 해저의 열수 활동 또한 중요한 역할을 한다. 심해의 해저열수 분출구에서는 지각 아래로 스며든 바닷물이 고온의 맨틀 물질과 반응하면서 다양한 금속 이온과 황화물을 용해시킨다. 이 과정에서 해수는 염분과 미네랄을 얻어 더욱 짜게 된다.
이러한 작용들이 오랜 세월 동안 반복되면서 바다는 점점 더 짠 물로 변해갔다. 초기 지구의 바다는 지금보다 훨씬 덜 짰던 것으로 추정된다. 수십억 년에 걸친 암석의 풍화와 열수 반응을 통해 바다는 지금과 같은 염분 농도에 도달했고 이후 일정한 균형 상태를 유지하게 되었다.
결국 바닷물의 염분은 단순한 소금기가 아니라 암석의 화학 성분이 녹아든 지구의 기억이라 할 수 있다. 우리가 바다의 짠맛을 느낄 때마다 사실은 육지와 바다, 하늘이 수십억 년 동안 이어온 화학적 대화의 결과를 맛보고 있는 셈이다.
3. 짠맛의 균형, 바다는 어떻게 염분을 유지하나
그렇다면 바다는 왜 시간이 지나도 더 짜지거나 덜 짜지지 않을까? 하천은 계속해서 염분을 공급하고 있는데도 바다의 염분 농도는 약 3.5%로 거의 일정하게 유지된다. 이는 바다 안에서 염분이 공급과 제거의 균형을 이루기 때문이다.
하천을 통해 바다로 들어오는 염분은 여러 과정을 통해 다시 제거된다. 가장 대표적인 것이 퇴적 작용이다. 해저에서 석회암이나 암염이 침전되면 바닷물 속 이온이 고체 형태로 고정되어 제거된다. 또, 해양 생물들도 염분 조절의 중요한 역할을 한다. 산호, 조개, 플랑크톤 같은 생물들은 바닷물 속의 칼슘과 탄산이온을 이용해 껍질이나 골격을 만들면서 염분을 일정 부분 고정시킨다.
한편, 해양 증발과 강수량의 차이도 지역적 염분 변화를 만든다. 적도 부근처럼 증발이 많은 곳에서는 염분이 높고 극지방처럼 빙하가 녹아드는 지역에서는 염분이 낮다. 그러나 전 지구적으로는 순환하는 해류가 이 염분의 차이를 평형화하여 전체적인 농도를 일정하게 유지한다.
이처럼 바다는 거대한 화학적 평형 상태에 있다. 지구가 회전하고, 바람이 불고, 강이 흐르며, 생물이 살아 숨 쉬는 동안 바다는 그 모든 요소와 상호작용하며 염분을 일정하게 유지한다.
이런 점에서 바닷물의 짠맛은 단순한 소금물이 아니라 지구 시스템 전체의 조화로운 순환이 만들어낸 결과라 할 수 있다. 우리가 바다의 짠맛을 느낄 때마다 그 안에는 수십억 년 동안 이어진 암석의 풍화, 대기의 순환, 해저의 분출, 그리고 생명의 활동이 녹아 있는 것이다.