"달 앞·뒷면, 표면 뿐 아니라 내부도 다르다" [우주로 간다]

중국의 달 탐사선 ‘창어 6호’가 지난 해 6월 달 뒷면에서 가져온 토양 샘플을 분석한 결과, 새로운 비밀이 벗겨졌다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다.

연구진은 달 뒷면에서 채취한 샘플을 분석한 결과, 달의 뒷면이 앞면보다 내부가 훨씬 더 차갑다는 사실을 확인했다.

오리온 우주선이 촬영한 달 뒷면의 모습. 분화구가 가득하다. (출처=NASA)

창어 6호는 달 뒷면 남극-에이트켄(SPA) 분지 내부의 거대한 분화구에서 토양을 채취해 지구에 가져왔다. 분석 결과, 해당 샘플의 온도가 미국 항공우주국(NASA) 아폴로 임무에서 채취한 달 앞면 샘플보다 약 100°C 더 낮은 온도에서 형성된 것으로 나타났다.

공동논문 공동 저자인 양 리는 "달의 앞면과 뒷면은 표면이 매우 다를 뿐 아니라 내부도 차이가 있을 가능성이 있다. 이는 달의 가장 큰 미스터리 중 하나"라며, 우리는 이것을 ‘두 얼굴의 달’이라 부른다. 앞면과 뒷면 맨틀 사이에 극적인 온도 차이가 존재할 것이라는 가설은 오래 전부터 있었지만, 우리의 연구는 실제 샘플을 사용해 첫 번째 증거를 제공한다”고 밝혔다.

매끄럽고 어두운 거대한 화산 평원으로 이뤄진 달 앞면과는 달리, 달 뒷면은 더 두꺼운 지각을 가지고 있으며 산악 지형이 많고 충돌 분화구가 빽빽이 분포되어 있으며, 용암 분지가 훨씬 적다. 이번 발견은 이런 차이가 달 표면 아래 내부까지 확장된다는 것을 시사한다.

연구팀은 창어 6호 샘플이 약 28억 년 전에 형성됐고 달 맨틀 깊은 곳 약 섭씨 1천100°C의 온도의 용암에서 형성됐다고 추정했다. 이는 앞면 샘플보다 약 100°C 낮은 온도다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 위성 자료를 결합해 암석이 결정화될 당시의 온도를 모델링하고, 샘플로 굳어지기 전 마그마로 녹아있던 모암(parent rock)의 온도도 추정했다.

또, 달의 뒷면에는 우라늄, 토륨, 칼륨, 인, 희토류 원소 등 열을 발생시키는 원소들이 앞면보다 상대적으로 적은 것으로 여겨진다. 이 원소들은 방사성 붕괴를 통해 열을 방출하는데, 만약 달의 초기 역사에서 이 원소들이 달 앞면 쪽으로 이동했다면, 앞면이 더 오랫동안 뜨겁고 화산 활동이 활발하며 뒷면과 다른 이유를 설명할 수 있다.

그러나 이런 불균형이 어떻게 생겨났는지는 여전히 불확실하다. 일부 이론은 거대한 소행성 충돌이 달 내부를 재분배했을 것이라고 주장하는 반면, 또 다른 이론은 달이 한때 더 작은 ‘쌍둥이 달’을 가졌는데, 둘이 불균일하게 합쳐지며 앞면에 열을 만들어내는 원소들이 풍부해졌을 가능성을 주장하기도 한다. 또, 지구 중력이 이러한 원소들의 분포에 영향을 미쳤을 수 있다는 가설도 있다.