시험&논문용 <달 남극의 '드라이 아이스'> 달의 개요, 콜드 트랩, 이산화탄소 드라이 아이스

달 남극에 드라이아이스가 있습니다. 태양계에서 가장 추운 달의 개요를 살펴봅니다. 햇빛을 영구히 받지 못해 생긴 콜드트랩의 이산화탄소 드라이아이스 상태임을 밝혀낸 연구 결과가 있습니다.

 

달 남극의 드라이 아이스에서 달의 개요

지구의 유일한 위성이며  태양계에서 가장 큰 위성입니다. 달은 태양보다 약 400배 작지만 태양이 지구에서 달보다 약 400배 멀리 떨어져 있기 때문에 지구에서 봤을 때는 크기가 같습니다. 암석, 얼음 등으로 구성되어 있습니다. 대기가 없는 것이 아닙니다. 대기가  엺긴 하지만 있습니다.  질소, 아르곤 등의 주요 성분으로 구성되어 있습니다. 크기는 반경 약 1737.5km이고  질량은 지구 질량의 약 1/81이며 밀도는 3.34g/cm3입니다. 태양계에서 가장 추운 곳은 달인데, 인간이 유인 착륙을 한 유일한 천체입니다. 달의 특정 지역이 태양으로부터 40배나 더 멀리 있는 명왕성보다 추운 이유가 있습니다. 지구의 자전축은 태양을 공전할 때 23.5도 기울어져 있습니다. 결과적으로, 지구의 각 표면에 있는 햇빛의 양은 일 년 내내 변하고 지역에 따라 계절이 다릅니다. 하지만, 달의 자전축은 1.5도로 기울어져 있습니다.

 

콜드 트랩

달의 극 근처에는 햇빛을 받지 못하는 분화구가 있습니다. 영구적으로 그늘진 곳은 행성 과학자들에 의해 "콜드 트랩"이라고 불립니다. 태양계에서 가장 추운 이유는 달이 태양에 위치하기 때문에 햇빛이 들어가지 못하고 수십억 년 동안 어둠 속에 갇혀 있었기 때문입니다. 달 분화구는 달에 충돌한 혜성이나 유성체의 상처입니다. 그러한 천체들은 수증기, 이산화탄소, 메탄과 같은 화합물로 이루어져 있습니다. 지구의 대기와 같은 보호막이 없는 달에서는 대부분의 화학물질이 햇빛에 의해 분해되어 우주 밖으로 날아갑니다. 하지만, 만약 그것들이 달의 차가운 덫에 들어간다면, 그러한 휘발성 물질도 수십억 년 동안 얼어있을 수 있습니다. 그런데 이산화탄소가 얼어붙는 콜드 트랩의 존재를 확인한 연구결과가 발표됐습니다. 행성 과학자들은 수년간 콜드 트랩의 존재를 예측해 왔지만, 이산화탄소 콜드 트랩의 존재를 거의 확실하게 확인하고 지도화한 것은 이번이 처음입니다. 특히 이번 발견은 향후 달 탐사 계획과 자원에 대한 국제 정책에 영향을 미칠 수 있다는 점에서 주목됩니다. 달의 남극에 총 204평방 킬로미터의 이산화탄소 콜드 트랩이 존재합니다. 미국 행성과학연구소의  연구원들은 미국항공우주국(NASA)의 달 정찰 궤도선에 장착된 "디비 너"라고 불리는 장치를 사용하여 11년 동안의 온도 데이터를 분석했습니다. 디비 너는 달 표면에서 방출되는 열을 측정하는 측정기입니다. 그 분석은 달의 남극 주변에 아문센 크레이터의  82 에이커를 포함하여 총 204 에이커의 이산화탄소 콜드 트랩이 있다는 것을 밝혀냈습니다.  달의 남극과 북극에는 이번에 발견된 것과 같은 대규모 콜드 트랩을 비롯해 지름 1cm 정도의 미세 콜드 트랩 등 수많은 종류의 콜드 트랩이 산재해 있습니다.

이산화탄소 드라이아이스

연구원들은 이산화탄소 콜드 트랩의 존재가 달에 고체 이산화탄소가 있다는 것을 반드시 의미하는 것은 아니지만, 달에서 냉동 이산화탄소를 발견할 가능성이 매우 높다고 말했습니다. 이 연구 결과는 미국 지구물리학회가 발행하는 국제 학술지인 지구물리학 연구 편지에 실렸습니다. 새로 발견된 콜드 트랩의 온도는 연중 내내 -213.15℃(60K) 이하를 유지하는 것으로 나타났습니다. 이러한 차가운 덫에서, 이산화탄소 분자는 심지어 달의 가장 높은 온도에서도 얼고 고체로 남아 있습니다. 고체 이산화탄소를 드라이아이스라고 하는데, 압력이 1기압일 때 드라이아이스는 -78.5°C에서 기체로 승화됩니다. 극지방 근처의 비정상적으로 차가운 한랭 함정에 갇히면 고체 이산화탄소는 드라이아이스보다 훨씬 더 두꺼운 농도로 존재할 수 있습니다. 만약 이 콜드 트랩에 고체 이산화탄소가 실제로 존재한다면, 그것은 다양한 방법으로 사용될 수 있습니다. 미래의 우주 탐험가들은 로켓 연료, 생체 재료, 그리고 강철 생산을 위해 이 자원을 사용할 수 있습니다. 게다가, 고체 이산화탄소는 달에서 끊임없이 움직이는 로봇이나 인간 정착지의 개발을 위해 필요합니다. 그것은 또한 물의 기원을 추적하는 것을 돕습니다 이산화탄소는 흔히 온실가스의 주범이나 기후변화를 일으키는 애물단지로 생각되지만 전자, 화학, 의료, 농축산 등 산업계에서 귀한 물질로 취급되는 물질입니다. 특히, 식물들은 빛, 이산화탄소, 그리고 물을 사용하여 포도당을 생산하고 산소와 수증기를 내뿜어서 광합성을 합니다. 그러므로, 온실에서 농작물을 기를 때, 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 발생기도 필요합니다. 이번 연구에 참여하지 않은 미국의  한 행성과학자는 "이산화탄소 콜드 트랩은 지구와 달의 연계시스템에서 물 그리고 다른 휘발성 물질의 기원에 대한 오랜 의문에 해답을 얻는데 도움이 될 수도 있다"라고 했습니다.  이것은 이산화탄소가 달 표면의 물과 다른 휘발성 물질의 근원에 대한 추적자이기 때문인데, 이것은 우리가 이 물질들이 어떻게 달과 지구에 도달했는지를 이해하는 것을 도와줍니다.