시험&논문용 <달이 서서히 냉각된 증거> 달 탐사의 역사, 암석 샘플 분석, 열 진화의 신모델

달이 서서히 냉각된 증거를 살펴보기 위해 먼저 달 탐사의 역사를 알아봅시다. 그리고 암석 샘플을 분석한 결과 화산활동이 훨씬 늦게까지 있었다는 것이 발견됨으로써 달의 열 진화의 신모델을 탐구할 수 있는 근거를 제공하게 되었습니다.   

달이 서서히 냉각된 증거에서 달 탐사의 역사

냉전 중인 1959년, 미국과 소련의 총성 없는 전쟁이 계속되었습니다. 소련의 성공적인 달 1호 통과 근접 비행은 달 탐사 경쟁에 불을 지폈습니다. 위기감을 느낀 미국은 10년 안에 인류를 달에 보내겠다는 선언과 함께 아폴로 프로젝트를 시작합니다. 그리고 1969년 아폴로 11호의 우주비행사들은 달에 첫발을 내디뎠습니다. 1970년대에 아폴로 17호와 루나 24호는 각각 달 표면에서 흙을 채취했습니다. 그 후 한동안 달 탐사의 공백기가 이어졌습니다. 이후 2000년대에 중국, 인도, 일본이 달탐사  경쟁에 뛰어들었습니다. 우라늄, 백금, 희토류 등 희귀 자원이 풍부한 달의 가치에 초점을 맞췄습니다. 2008년에 인도는 달의 극지방에서 얼음을 발견했습니다. 한국은 다누리호 발사에 성공했습니다. 달 궤도에서 지구와 인터넷에 연결하기 위해 노력하는 것과 같은 세계 최초의 임무를 수행합니다. 다누리호는 NASA와 협력해 유인 달 기지 건설 프로젝트 '아르테미스'의 착륙지를 찾는 선발대 역할도 할 것입니다. 중국은 달에서 약 2킬로그램의 흙과 바위를 수집했습니다. 하이난 섬의 중국 원창우주정거장에서 발사된 무인 달 탐사선 창이 5호가 약 1.73kg의 달 물질을 모아 12월 17일 지구로 귀환한 것입니다. 미국의 아폴로 계획과 소련의 달 탐사 임무가 달의 물질을 지구로 가져온 이후 40여 년 만에 세 번째 성과입니다. 창이 5호의 달 착륙 지점은 건설 연대가 있는 가장 젊은 현무암 지역 중 하나이며, 화산 폭발로 인해 형성된 것으로 알려져 있습니다.

 

암석 샘플 분석

달 탐사선 창이 5호가 가져온 암석 시료를 중국과학자들이 분석했습니다. 암석 샘플을 분석한 결과가 과학 학술지 네이처에 발표되었습니다. 달이 그동안 과학자들이 생각했던 것과는 다른 열화학적 진화 과정을 거쳤다는 것을 발견했습니다.  달 표면에서 채취한 현무암의 일종인 화산암 샘플을 분석해보면 여기에 기록된 달의 열과 화학적 진화의 역사를 알 수 있습니다.  이전까지의 연구에서는달 샘플에 대한 방사성 탄소 연대 측정 결과는 대부분의 달 화산 활동이 약 29억 년에서 28억 년 전에 중단되었다는 것을 보여주었습니다. 행성 표면의 나이를 계산하는 또 다른 방법인 크레이터 계산 연대는 30억 년에서 10억 년 전 사이에 달에 화산 활동이 있었을 것이라고 예측하며, 그것이 이전에 생각했던 것보다 더 오래 지속되었을 수도 있음을 시사합니다. 그러나 이 방법은 보정할 수 있는 횟수된 샘플이 없기 때문에 불확실성이 매우 높은 것으로 간주됩니다. 그러나 가장 최근의 직접 연대 측정으로 약 20억 년 전에 생성된 것으로 확인됐습니다. 이 현무암을 분석하는 것은 달의 구성과 수분 함량이 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지를 보여주는데, 이것은 달의 지질학적, 지구 화학적 진화를 이해하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 

열 진화의 신모델 

중국 과학원 연구팀은 샘플이 20억 3천만 년이라고 보고했습니다. 이는 달의 화산 활동이 이전에 생각했던 것보다 8억에서 9억 년 더 오래 지속되었다는 것을 보여줍니다. 달의 내부가 약 20억 년 전에 여전히 진화하고 있었다는 것을 나타냅니다.  연구 결과 최근 같은 지역에서 채취한 샘플을 분석한 결과보다 현무암의 나이가 오래된 것으로 기록됐습니다. 이번 발견으로 달의 내부가 계속 진화하던 시기가 약 40억 년 전에서 20억 년 전으로 앞당겨졌습니다. 달 현무암의 이 새로운 시대는 크레이터로 계산된 나이 모델을 잘 보정함으로써 태양계의 다른 행성 표면의 나이를 측정하는 데에도 사용될 수 있습니다. 또한 연구팀은 현무암 샘플의 물 구성 성분을 분석해 발표했습니다. 달 내부의 물 분포는 화산 활동이 얼마나 오래 지속되었는지, 맨틀의 형성과 화산 활동을 일으키는 과정에 대한 단서를 포착할 수 있습니다. 연구팀은 창이 5호가 가져온 20억 년 된 현무암의 모체 마그마가 40억~28억 년 전에 분출한 오래된 화산 현무암 표본보다 적은 양의 물을 함유하고 있다는 것을 보여주었습니다. 그들은 젊은 현무암 모자이크들이 장기간의 화산 활동 동안 탈수되었다고 제안했는데, 이것은 달의 활동이 적어도 20억 년 동안 지속되었다는 생각과 일치합니다. 연구팀은  "어린" 현무암의 원천이 예상보다 낮은 열을 발생시키는 요소를 포함하고 있는 것으로 보인다고 말했습니다. 이 발견은 달이 맨틀 역학에 영향을 미치면서 이전에 생각했던 것보다 더 느리게 냉각되었다는 것을 나타냅니다. 이러한 연구 결과는 달의 열 진화에 대한 새로운 모델을 탐구할 수 있는 근거를 제공할 것으로 기대됩니다.