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인도 달 탐사선 찬드라얀-1(Chandrayaan-1)의 데이터 분석.
적철광은 달의 높은 위도에 집중돼 반대쪽보다 지구를 향한 쪽에서 더 자주 발견.
제곱센티미터당 2만6천개의 산소이온 흡수.
태양풍과 달의표토층의 역할도 큰 영향.

달이 녹슨다.
달에 적철광 존재 증거는 행성 연구자들을 놀라게 한다.

놀라운 발견 :
달에는 대기와 산소가 없지만 찬드라얀-1(Chandrayaan-1) 달 탐사선의 데이터에 따르면 달 표면에는 산화철 적철광 형태의 녹이 있다. 달 표토층(레골리스)의 강하게 감소하는 조건에도 불구하고 이 산화물 광물이 어떻게 형성될 수 있었는지 불분명하다.
연구자들은 지구가 이것에 중요한 역할을 할 수 있다고 생각한다.

▲ Moon Mineralogy Mapper의 이 스펙트럼 매핑은 달 극지방의 물 (파란색)을 나타낼뿐만 아니라 거기에 적철광 녹도 있다. © ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown Univ./ USGS

오랫동안 달은 죽고 춥고 매우 건조한 천체로 간주됐다. 그러나 그동안 지구 위성에 실제로 물이 있다는 것이 분명해졌다. 극지방 분화구에는 물이 있고 바위에는 수산기가 결합돼 있다. 한 가지 빠진 것은 산소와 금속을 산화시키는 가스다.
또한 태양풍의 수소는 달의 석석을 강하게 감소시킨다. 결과적으로 달 바위는 지각보다 더 많은 원소 철을 포함하고 있다.

이것은 지구와 화성에서와 달리 달에 적철광(Fe2O3) 형태의 녹이 없어야 한다는 것을 의미한다. 이 미네랄은 철이 산소와 물과 접촉 할 때만 형성되기 때문이다.

달에 적철광이 있다.

놀라운 것은 어쨌든 달이 녹슬고 있다는 것이다.
이것은 인도 달 탐사선 Chandrayaan-1에 탑재한 Moon Mineralogy Mapper의 데이터에 의해 입증됐다. "달의 극지방에 대한 데이터를 평가할 때 저위도 및 아폴로 암석 샘플과 다른 스펙트럼 신호를 발견했다"고 마노아(Manoa)에 있는 하와이 대학의 첫 번째 저자 슈아이 리(Shuai Li)는 보고했다.

스펙트럼을 면밀히 분석한 결과 이 반사된 방사선은 적철광에서 나온 것임이 밝혀졌다.
“처음에는 믿을 수가 없었다. 달의 조건 아래에서 이 광물이 그곳에 존재해서는 안돼기 때문이다”고 NASA의 JPL(Jet Propulsion Laboratory)의 공동 저자 아비가일 프레만(Abigail Fraeman)은 말한다. 그러나 모든 검사에서 달 표면에 적철광이 있음이 확인됐다.
이것은 높은 위도에 집중되어 있으며 반대쪽보다 지구를 향한 쪽에서 더 자주 발견될 수 있다.

지구에서 나온 산소

그러나 이 달의 “녹”은 어디에서 왔을까?
적철광의 분포는 초기 징후를 제공했다. Li는 "우리를 향한 쪽에 적철광이 더 많다는 사실은 지구와 연결되어 있음을 나타낸다"고 말한다. 실제로 일본의 달 탐사선 카구야(Kaguya)가 측정한 결과 플라즈마와 산소가 지구의 대기 상층부에서 달에 도달 할 수 있음을 보여주었다.

이 전이는 주로 달이 태양에서 볼 때 지구 뒤에 있을 때 보름달 동안 발생한다.
그런 다음 그는 지구에서 길게 당겨진 자기(magnet) 꼬리에 숨고 연구원들이 보고한 대로 제곱센티미터 당 평균 2만 6천 개의 산소 이온을 받는다. Li와 그의 팀은 "그것은 중량의 약 5-9%의 적철광을 형성하기에 충분하다"고 말했다.

자기(magnet) 꼬리와 높은 위도는 태양풍으로부터 보호한다.

그러나 정상적인 조건에서 이 적철광은 태양풍의 수소에 의해 다시 직접 감소된다.
여기서 두 가지 보호 요소가 작용한다. “달이 지구의 자기(magnet) 꼬리에 있을 때 태양풍 유입은 1% 미만으로 감소한다”고 연구원들은 설명했다.

또한 높은 달의 위도는 적도에서 태양풍의 9~26%만 받는다.
Li와 그의 동료들은 "그것은 높은 달의 위도에서 덜 줄어든 환경에 맞는다"고 말했다.
측정에 따르면 이것은 달 적철광의 대부분이 정확히 발견되는 곳이다.

▲ 달 전면부의 적철광 분포. © Shuai Li

표토층 물은 산화를 촉진한다.

그리고 세 번째 요소도 역할을 한다. 달의 물이다.
연구진은 달 표토층에 결합된 물이 작은 철 입자와 반응해 수산화철(FeOOH)을 형성 할 수 있다고 추측한다. 이것은 태양 복사와 미세 운석의 영향에 의해 적철광으로 변환된다.
이 과정은 특히 달 저편에서 결실을 맺을 수 있다.

Li는 "흥미롭게도 적철광도 적은 양이지만 거기에 있다"고 말했다.
"달 표토층에 있는 소량의 물은 그곳에서 적철광 형성에 결정적인 역할을 할 수 있다.“
연구원들에 따르면, 달의 부식은 복잡한 평형을 기반으로 한다. 지구 산소와 달의 산화 효과와 태양풍의 수소 감소 효과.

2044년 유인 달 착륙선으로 직접 탐험 계획 흥미진진

“이 결과는 우리가 이전에 생각했던 것보다 더 복잡한 화학 공정이 태양계에서 발생한다는 것을 나타낸다”고 JPL의 공동 저자 비비안 선(Vivian Sun)은 말했다.
가까운 장래에 사람들을 달로 돌려 보내서 현장에서 이러한 발견을 확인하고 검토할 수 있게되는 것은 더욱 흥미진진하다.
아르테미스(Artemis) 임무를 통해 미국은 2024년부터 유인 달 착륙을 계획하고 있으며 ESA는 달 관측소도 계획하고 있다.
(Science Advances, 2020; doi : 10.1126 / sciadv.aba1940)

출처 : University of Hawaii at Manoa, NASA / Jet Propulsion Laboratory

[더사이언스플러스] "No Science, No Future" 

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