中, 달에서 녹슨 철 발견…50년 정설 뒤집혔다 [우주로 간다]

중국의 달 탐사선 창어6호가 가져온 달 뒷면 토양 샘플에서 달에는 존재하기 어렵다고 여겨졌던 ’철의 녹’ 입자가 발견돼 주목되고 있다고 과학전문매체 인터레스팅엔지니어링이 최근 보도했다.

달은 철 산화에 필요한 산소가 거의 없기 때문에, 이번에 발견된 철 산화 입자는 기존 통념에 반하는 결과다. 이번 연구 결과는 중국 산둥대학교가 주도하고 중국과학원 지구과학 연구소와 원난대학교의 지원을 받은 연구진이 수행했고, 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 게재됐다.

창어 6호가 달 뒷면 착륙 중 촬영한 달 뒷면의 모습 (출처: CNSA/스페이스닷컴)

연구진은 창어6호가 회수한 토양에서 산화철의 두 가지 형태인 ‘적철석(hematite)’과 ‘마그헤마이트(maghemite)’의 마이크로미터 규모 미세 결정 형태를 발견했다. 이는 달 표면이 수십억 년 동안 예상치 못한 방식으로 변화해 왔을 가능성을 시사한다.

“달에 ‘녹’ 없다”는 기존 가설, 무너졌다

수십 년간 과학자들은 달 표면에는 철이 산화될 조건이 부족해 산화철이 사실상 존재하지 않는다고 여겨왔다. 아폴로 임무에서 자철석이나 수산화철과 철을 함유한 물질이 발견됐지만 지구 귀환 과정에서 오염된 것으로 치부됐다.

1971년 발표된 영향력 있는 한 연구는 이 화합물이 달 표면에서 안정적으로 유지될 수 없으며, 시료가 지구로 돌아온 뒤 공기나 수분에 노출돼 생긴 결과라고 주장했다. 이 연구는 이후 반세기 이상 과학계의 정설로 자리 잡았다. 더불어 달은 철이 녹슬 자연적 경로가 전혀 없는 건조하고 환원된 환경으로 여겨졌다.

하지만, 최근 원격 탐사와 달 시료 표본이 축적되면서 이 가정은 흔들리기 시작했다. 2020년 이후 달 광물 탐색기(Moon Mineralogy Mapper)의 관측 결과, 달의 고위도 지역에서 산화된 광물인 적철석이 널리 분포하는 것으로 확인됐다. 2022년 창어 5호 샘플 분석에서도 나노 크기의 자철석 흔적이 발견돼 달에서 산화가 일어날 수 있다는 추가적인 증거가 나왔다.

“산화철, 달 지질의 자연적 구성 요소”

중국 달 탐사선 ‘창어 6호’ (사진=CNSA)

중국 과학자들은 작년 6월 창어 6호가 반환한 샘플을 연구해 미크론 크기의 적철석 입자를 최초로 확인했으며, 이는 산화철이 달 지질의 자연적 구성 요소임을 시사한다. 연구진은 달에서 산화가 많이 진행된 철이 어떻게 생성되는지 이해하기 위해 여러 조사를 진행했다.

연구진은 산화된 철 광물이 주로 달 토양 파편암(달 표면 충돌로 생성된 암석과 먼지 조각이 압력에 의해 뭉쳐진 암석)에서 발견되는 반면, 고대 화산암의 손상되지 않은 조각에서는 발견되지 않는다는 점에 주목했다. 연구진은 산화철 입자가 남극-에이트켄 분지와 달 뒷면의 아폴로 분화구와 같은 대규모 충돌 사건으로 생성되었을 가능성을 시사한다고 설명했다.

창어 6호가 착륙한 남극-에이트켄 분지는 태양계에서 가장 오래되고 규모가 큰 충돌 분지 중 하나다. 이곳은 여러 차례의 주요 충돌을 겪었지만 이후 화산 용암 흐름의 영향을 받지 않아 고대 충돌로 생성된 광물을 보존하기에 이상적인 장소로 꼽힌다.