스위트콘은 왜 팝콘이 안 될까? 화산과 마그마의 폭발 비밀
안녕하세요, 사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠.
팝콘은 마트에서 파는 일반 스위트콘으로는 만들 수 없어요. 사실 팝콘이 되는 건 **’폭렬종’**이라고 불리는 특별한 옥수수 품종이랍니다. 만져보면 아주 딱딱하다는 걸 알 수 있죠.
폭렬종을 가열하면 내부에 있는 부드러운 전분 속 수분이 열을 받아 수증기가 됩니다. 액체가 기체로 변하면 부피가 갑자기 팽창하잖아요? 이 수증기가 ‘밖으로 나가고 싶어!’ 하고 압력을 높이면, 주변의 딱딱한 전분이 한꺼번에 터지면서 팝콘이 ‘뻥!’ 하고 튀는 거죠. 실제로 집에서 해봤으니 한번 보세요.
이건 슬로 모션으로 찍은 영상이래요.
안쪽에 보이는 갈색은 사실 옥수수 껍질이었네요. 안쪽의 전분질이 바깥으로 뒤집히면서 튀어나온 거랍니다.
화산의 원리, 팝콘으로 이해하기
사실 이 원리는 화산 폭발과 아주 비슷해요. 화산 내부의 마그마에도 수분이 포함되어 있는데, 이것이 열을 받으면 수증기가 되죠. 수증기 압력이 높아지면 분화구 밖으로 한꺼번에 터져 나오면서 폭발적인 분화가 일어나는 거랍니다.
이렇게 우리 주변의 먹거리와 자연 현상을 연결해서 생각하면 과학이 훨씬 더 재밌어져요! 참고로 과학 동아리 실험 시간에 팝콘이 튀는 모습을 관찰한 적이 있는데요. 그때 이 재즈 팝콘을 샀어요. 실험실 버너로 구웠는데, 철망을 사용해서 무사히 팝콘을 만들 수 있었답니다. 사용한 건 바로 이 “재즈 팝콘“이에요.
탄산음료와 떡
이와 비슷한 현상으로, 탄산음료 뚜껑을 열면 ‘솨아~’ 하고 거품이 나는 것, 그리고 떡을 데우면 내부 수분이 수증기가 되어 부풀어 오르는 것을 들 수 있어요.
사실 마그마 속에서도 똑같은 일이 일어납니다. 땅속 깊은 곳의 마그마는 엄청난 압력을 받고 있어서 많은 화산 가스(주로 수증기나 이산화탄소 등)가 녹아 있어요. 하지만 마그마가 지표면 근처로 올라오면 주변 압력이 작아지죠. 그러면 화산 가스가 더 이상 마그마에 녹아 있을 수 없게 되면서 거품을 만들어요.
이것은 탄산음료 병뚜껑을 열었을 때 병 안의 압력이 낮아지면서 녹아 있던 탄산 가스가 거품이 되어 나오는 것과 같은 원리랍니다. 이렇게 가스가 발생하면서 마그마는 부풀어 오르고, 이것이 화산 폭발로 이어지기도 하는 거예요. 탄산음료와 화산의 관계, 좀 의외죠?
마그마가 만들어지는 원리
지구 표면은 여러 개의 판(거대한 암석 덩어리)이 서로 맞물려 만들어져 있어요. 그리고 이 판들은 아주 천천히 움직이다가, 때로는 다른 판 아래로 가라앉기도 한답니다.
이때 가라앉는 판 바로 위에는 맨틀(지구 부피의 약 80%를 차지하는 층)이 있어요. 맨틀은 암석으로 되어 있지만, 일부는 열에 의해 아주 천천히 흐르는 특징이 있답니다 (고체인데 움직여요!). 판이 가라앉으면 맨틀도 그 움직임에 이끌려 함께 가라앉게 되죠. 하지만 그대로 두면 빈 공간이 생기겠죠? 그러면 그 공간을 채우려고, 깊은 곳에서 뜨거운 맨틀이 위로 올라옵니다.
인용:『알기 쉬운 화산의 원리(よくわかる火山のしくみ)』저자: 타카하시 마사키, 세이분도 신고샤 출판, 2016년
게다가, 가라앉은 판의 표면은 원래 바닷물에 노출되었던 부분이에요. 그래서 판 안에는 많은 양의 물이 포함되어 있죠. 이 물은 판이 가라앉으면서 나오게 되어 주변의 맨틀로 스며듭니다. 여기서 중요한 건, 물이 암석을 잘 녹게 하는 성질을 갖고 있다는 거예요. 물이 더해지면, 뜨거운 맨틀이 녹아 마그마가 됩니다. 마그마란, 땅속 깊은 곳에서 암석이 열에 의해 진득하게 녹은 액체를 말해요. 온도는 1,000℃를 넘기도 하죠.
마그마는 주변 암석보다 가벼워서 위로, 위로 계속 이동합니다. 그러다가 지각을 뚫고 지표면으로 나오면, 화산 폭발이 일어나는 거예요. 이렇게 화산이 만들어지는 거죠. 즉, 화산의 탄생에는 판의 움직임과 맨틀의 역할이 깊이 관련되어 있는 거랍니다!
이 책 ‘알기 쉬운 화산의 원리’도 한번 보세요(아마존)
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