달에서 티타늄과 鐵을 含有한 高密度 鑛物인 日메나이트가 달 맨틀로 파고들어간 모습을 나타낸 斷面圖. Adrien Broquet/美國 애리조나代 & Audrey Lasbordes 提供
달 表面의 무거운 金屬이 初期 달에서 달 안쪽에 가라앉았다가 다시 鎔巖으로 噴出된 것이라는 硏究結果가 發表됐다.
제프 앤드류스-한나 美國 애리조나代 달및行星硏究所(LPL) 敎授가 이끈 硏究팀은 달 重力場 變化 데이터를 통해 티타늄 等 무거운 稀貴 金屬이 달 形成 初期에 맨틀로 가라앉았다가 以後 火山 活動으로 表面에 噴出됐다는 事實을 밝히고 연구결과를 8日(現地時間) 國際學術誌 '네이처 지오사이언스'에 公開했다.
달은 約 45億年 前 地球에 작은 行星이 衝突하며 생긴 암석이 뭉쳐 만들어진 것으로 알려져 있다. 달의 起源에 對한 說明은 50餘 年 前 아폴로 任務에서 蒐集된 巖石 샘플과 理論 모델을 結合해 構成됐다.
鎔巖이 달 表面에서 굳은 玄武巖 샘플에서는 高濃度의 티타늄이 檢出됐다. 以後 衛星 觀測을 통해 玄武巖에 티타늄이 豐富하다는 事實이 밝혀졌다. 티타늄이 어떻게 달 表面에 到達했는지는 그동안 正確히 밝혀지지 않았다.
硏究팀은 "달 形成 모델에 따르면 달은 뜨거운 마그마 바다로 덮여 있다가 徐徐히 식으며 굳었다"며 "마그마 바다에 마지막으로 남은 찌꺼기에서 티타늄과 鐵을 含有한 高密度 鑛物 '日메나이트'가 結晶化됐다"고 說明했다.
日메나이트가 맨틀보다 密度가 높아 重力 不安定을 일으키며 階段式으로 달 內部로 가라앉아 맨틀과 섞여 녹았고 以後 티타늄이 豐富한 鎔巖으로 噴出돼 달 表面으로 돌아왔다는 分析이다.
硏究팀은 이 過程을 說明할 證據를 찾기 爲해 2011年에서 2012年 사이 달 軌道를 돌며 重力의 微細 變化를 測定한 美國 航空宇宙局(NASA)의 달 探査 미션(GRAIL)으로 감지한 重力 以上 現象과 일메나이트 鑛石層이 달 맨틀에서 가라앉는 시뮬레이션을 比較했다.
그 結果 일메나이트가 階段式으로 가라앉는 시뮬레이션과 GRAIL 任務에서 測定한 重力場 變化에 남은 '패턴'이 一致하는 것으로 確認됐다. 나아가 硏究팀은 일메나이트 鑛物層이 約 42億2000萬年 前에 가라앉았다는 事實도 確認했다.
앤드류스-한나 敎授는 "달 進化의 重要 段階에서 달 內部에서 일어난 일의 物理的 證據를 確保한 것"이라며 "달의 初期 歷史는 달 表面 아래에 記錄됐고 이 이야기를 밝히기 위해선 모델과 데이터의 適切한 組合이 必要하다"고 밝혔다.
