지구에서는 보이지 않는 달의 뒷면, 그 내부의 온도는 앞면 내부보다 낮다는 사실이 최근 연구에서 밝혀졌다.
영국 유니버시티칼리지런던 및 중국 베이징대학교 공동 연구팀은 지난달 말 국제 학술지 네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)에 이런 내용을 담은 조사 보고서를 냈다.
연구팀은 중국 탐사선 창어 6호가 2024년 달 뒷면 남극 에이트켄 분지에서 채취한 약 300g 분량의 토양 샘플을 분석했다. 달의 뒤쪽 내부 맨틀에서 형성된 암석의 분석 결과, 달 앞면 맨틀의 돌보다 약 100℃ 낮은 온도에서 생성됐을 가능성이 떠올랐다.
베이징대 천체물리학자 리양 연구원은 “오랜 수수께끼였던 달의 앞면과 뒷면의 내부 구조 차이가 실제 샘플 분석에 의해 처음으로 해명됐다”며 “달의 뒷면에서 창어 6호가 갖고 돌아온 암석은 인류가 몰랐던 많은 비밀을 풀어 줄 것”이라고 기대했다.
연구팀이 분석한 토양 샘플에는 달 내부 맨틀로부터 상승한 마그마가 굳으며 형성된 현무암질 암석이 포함됐다. 그 속에 포함된 납 동위원소를 2차 이온 질량 분석 장치로 관찰한 결과 약 28억 년 전 형성된 사실이 드러났다.
전자 프로브를 이용해 광물의 성분을 조사한 연구팀은 약 1100℃의 마그마에서 결정화한 것으로 추측했다. 이는 미국의 아폴로 계획에 따라 달 앞면에서 채취된 암석의 형성 온도(약 1200℃)보다 100℃ 낮다. 즉 달 뒷면 맨틀은 앞면 맨틀보다 차가울 가능성이 높다는 이야기다.
리양 연구원은 “아주 오래전 달 남극에서 일어난 충돌이 맨틀 내부의 대류 흐름을 바꿔놓고 열을 만드는 원소들을 지각에 집중시킨 듯하다”며 “달의 앞면과 뒷면은 표면뿐만 아니라 내부 구조와 온도까지 다름을 시사한다”고 강조했다.
연구원은 “달의 앞면과 뒷면의 온도차는 열을 야기하는 원소의 편향이 원인 같다”며 “우라늄, 토륨, 칼륨 등 방사성 원소는 불안정한 원자가 방사선을 방출하며 다른 원소로 변하는 방사성 붕괴로 열을 낸다. 이런 원소들의 편향이 달의 온도차를 낳은 것”이라고 추측했다.
해당 원소들은 인이나 희토류 원소와 함께 크리프(KREEP)로 불리는 달의 광물군을 형성한다. KREEP는 칼륨(K), 희토류 원소(Rare Earth Elements, REE), 인(P)의 머리글자를 조합한 지질학 용어로, 이 원소들을 많이 함유한 물질은 달의 내부 온도 차이를 설명하는 중요한 단서로 꼽힌다.
본래 달의 크리프 물질은 고르게 분포한 것으로 생각되나, 이번 연구는 앞쪽 맨틀에 많고 뒤쪽 맨틀에 적었음을 보여줬다. 이런 편향은 달 형성 초기 거대한 천체가 뒤쪽에 충돌해 내부 물질을 휘저어 열을 야기하는 원소를 바깥쪽으로 밀어낸 탓이라고 연구팀은 결론 내렸다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
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