"달 표면에 물 존재" 증거 두 개나 나왔다

달에 많은 양의 물이 존재한다는 연구 결과가 공개됐다.

미국 IT매체 씨넷 26일(현지시간) 국제학술지 ‘네이처 천문학’에 소개된 두 개의 연구 결과를 자세히 소개했다.

(사진=NASA)

적외선 망원경 SOFIA로 달 표면에서 물 분자 포착해

첫 번째 연구 결과는 미국 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터 케이스 호니볼 박사 연구팀이 공개한 것이다. 연구진은 적외선 망원경 ‘성층권적외선천문대(SOFIA)’를 통해 달 표면에서 물 분자의 분광 신호를 발견했다. 연구진은 달 표면에 존재하는 분광 신호가 수산기(수소-산소 화합물, hydroxy)가 아닌 물 분자인 H2O에서 나온 것임을 확인했다.

미국 하와이대학 행성 과학자이자 해당 논문 공동저자인 슈아리 리(Shuai Li)는 이번 검출은 매우 독특하다고 밝히며, 물 분자가 새벽, 정오, 황혼 사이에 온도가 급격히 변동하고 자외선에 노출되는 달 표면에서 감지되었다고 설명했다. 그는 "우리가 알고 있는 바에 따르면, (물이 아닌) 다른 것이 될 수 없다"라고 덧붙였다.

그는 2018년 달의 극 지방에서 얼음을 감지했던 연구진의 일원이기도 하다. 당시 달에서 발견된 얼음은 햇빛을 받지 않는 영구적으로 그늘진 지역인 ‘영구음영지역(콜드트랩)’에서 발견됐지만, 이번 연구에서 달에 물이 존재하는 지역이 예상보다 많다는 것을 알려준다.

NASA 연구진이 SOFIA를 통해 달 표면에서 물 분자의 분광 신호를 발견했다. (사진=NASA / Daniel Rutter)

이번 연구에는 보잉 747기를 개조해 만든 적외선 망원경 SOFIA가 사용됐다. 현재 이 망원경은 NASA와 독일 항공우주센터 DLR이 운영하고 있다.

연구팀은 이번 연구를 위해 SOFIA의 관측 지점을 햇볕이 잘 드는 두 곳을 선정했다. 하나는 남반구 고위도에 있는 클라비우스 분화구 근처, 다른 하나는 적도와 가까운 곳이었다. 이번에 물 분자가 발견된 곳은 클라비우스 분화구 주변이다. 연구진은 남반구 고위도 지역에 물 분자가 100~412 ppm 정도로 존재하며, 달 표면에서 증발하지 않고 토양 알갱이 사이에 보관된 것으로 추정했다.

또, 태양풍이 달 표면에 물을 만드는 데 기여할 수 있다고 밝혔다. 태양은 달과 충돌하며 수소 원자를 내보낸다는 설명이다. 연구진은 클라비우스 분화구 주변에서 수산기가 거의 발견되지 않았고, 미세 운석의 영향이 수소와 산소 원자를 동원해 물로 바꾸는 데 도움이 될 수 있다고 제안했다.

콜드트랩, 기존 예상보다 두 배 이상 존재

사진=NASA/JSC

또, 물이 얼음 형태로 보존돼 있을 수 있는 '영구음영지역(콜드트랩)'이 기존 예상보다 훨씬 많다는 연구 결과도 함께 공개됐다.

미국 콜로라도대 폴 헤인 천체물리학 조교수는 NASA 달정찰궤도선(LRO) 자료를 기반으로 수치모델을 활용해 달에 콜드트랩이 다양한 크기와 형태로 존재한다는 연구 결과를 제시했다.

연구진은 콜드트랩이 이전에 생각했던 것보다 두 배나 많이 달의 극지방에 형성되어 있으며, 많은 콜드트랩은 지름이 1cm에 불과할 것이라고 설명했다. 연구진은 “우주비행사가 얼음을 찾아 음영지역 안으로 깊이 들어갈 필요 없이 주변에서 1m짜리 음영을 찾아내 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 연구결과는 콜드트랩에 실제로 얼음이 있는지는 입증하지 못했지만, 만약 거기에 얼음이 갇혀있다면 미래 달 탐사에 중요한 요소가 될 수 있다고 씨넷은 전했다.