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지구와 달의 자기장은 35억 년 전까지 연결돼 있었다.
달의 자기장은 초기 태양풍으로 부터 지구 보호 역할.

지구와 달은 한 때 자기장을 공유했다.
달의 자기 스크린(Magnetic Screen)이 태양 폭풍으로부터 어린 지구를 보호했다

달 보호막 :
달의 자기장은 한때 초기 태양의 격렬한 분출로부터 어린 지구를 보호했다.
새로운 모델에 따르면 지구와 달의 자기장은 약 35억 년 전까지 서로 연결되어 있었다.
이러한 결합은 지구가 대기를 잃지 않도록 보호하는 데 결정적인 기여를 할 수 있었다.
연구자들이 "Science Advances" 저널에 보고한 내용이다.

▲ 약 40억 년 전에 여기에서 볼 수 있듯이 지구와 달의 자기장이 연결되었다. © NASA

우리 행성의 자기장은 가장 중요한 보호막이다.
그것은 우주 광선과 태양 폭풍의 고에너지 입자 흐름으로부터 지구를 보호한다.
이 보이지 않는 마그네틱 스크린의 엔진은 지구의 핵심인 지오다이나모(geodynamo)에 있는 액체와 고체 철의 전자기 상호 작용이다. 반면에 아직 완전히 액체 상태인 젊은 지구 중심부의 대류 전류가 자기장을 생성했을 수 있다.

달은 어떠할까?

우리 이웃 달은 어떨까? 오늘날 그 내부는 자기장을 만들기에는 너무 차갑고 단단하다.
이것이 달 표면이 우주선으로부터 보호되지 않는 이유다. 그러나 달이 여전히 치명적인 형성의 열을 전달했던 초기에 태양계는 어떻게 생겼을까? 오랫동안 행성 연구자들은 달의 철핵이 자석 발전기 역할을 하기에는 너무 작다고 생각했다.

아폴로 탐사에서 나온 달의 암석 분석은 이것을 반박했다.
그들은 지구 위성이 형성 직후에 자기장을 가졌다는 것을 보여준다.
NASA의 제임스 그린(James Green)은 "42억에서 34억 년 전 사이에 달의 자기장은 오늘날 지구 자기장보다 더 강했다"고 설명한다. 이것이 의미하는 것은 달이 지금보다 훨씬 더 지구에 가까웠기 때문에 그 자기장이 우리 행성에 영향을 미쳤을 수도 있다.

결합된 자기장

Green과 그의 팀은 이것이 지구 물리학적 모델 시뮬레이션을 사용하는 경우인지 조사했다. 이를 위해 그들은 약 40억 년 전에 지구와 달의 위치와 자기장을 재구성했다.
그 당시 두 천체는 지구 반경의 약 18배 거리에 불과했다. 현재는 60배다.
연구자들은 달과 지구 자기장이 서로 다른 궤도 위치에서 상호 작용하는지 여부와 상호 작용 방식을 조사했다.

▲ 초창기 달에는 지구와 유사한 양극성 자기장이 있었다. © NASA

놀라운 결과는 약 35억 년 전까지만 해도 지구와 달의 자기장이 서로 연결되어 있다는 것이다. 특히 중위도와 상위 위도에서는 자기장을 겹치는 자기장을 생성하는 계자선 사이에 링크가 있었다. "우리의 결과는 결합된 자기권 시대가 수억 년 동안 지속되었음을 시사한다"고 Green과 그의 팀은 보고했다.

어린 태양으로부터 이중 보호

이 결합은 젊은 지구에 결정적인 이점을 가질 수 있었다.
달의 자기장은 아직 어린 태양의 격렬한 폭발로부터 그녀를 추가적인 보호를 제공했기 때문이다. “달은 지구를 위한 태양풍에 대한 실질적인 보호 장벽을 형성했으며 어린 지구가 당시 대기를 유지하는 데 결정적인 역할을 할 수 있었다”고 Green은 설명한다.
대기가 없었다면 생명체는 지구상에서 결코 진화하지 않았을 것이다.

특히, 결합된 자기장은 이중 보호 효과를 가졌다.
자기장은 태양풍이 자기 그리드를 통과할 수 있는 지구 극 영역의 크기를 줄였다.
달이 지구의 양지 바른쪽에 있을때 달은 태양풍으로부터 지구를 거의 완전히 보호했다.
“달의 자기권은 태양풍의 최대 힘을 ​​받아 강력한 태양 폭발의 경우에도 지구 대기를 보호하는 효과적인 보호막을 형성했다”고 연구원은 기술했다.

▲ 달의 자기장 강도 대 시간. 이 회로도는 우주선 아폴로의 달 샘플에서 남은 자기장의 역사를 보여준다. 엔벨로프는 자기장의 변화를 보여 주며 달의 자기장이 초기 역사 동안 많은 반전을 겪었음을 나타낼 수 있다. 점선으로 표시된 것은 달의 자기장과 비교해 현재 지구 자기장의 표면 최소 및 최대 값이다. (편집자주) 출처:https://advances.sciencemag.org/content/6/42/eabc0865

몇 년안으로 달 우주 비행사가 증거를 가져올 것

지구와 달의 이 일반적인 자기(magnetic) 과거는 달이 식고 자기장이 점점 약해졌을 때에 끝났다. Green과 그의 팀의 계산에 따르면, 약 32억 년 전에 달 전장은 이미 너무 약해져 더 이상 연결되지 않았다. 동시에 달은 점점 더 바깥쪽으로 표류하여 범위를 벗어났다.
15억 년 전에 달은 마지막 자기장의 잔재를 잃었다.

흥미로운 점은 단 몇 년 내에 달의 우주 비행사가 달에서 이 시나리오의 증거를 찾고 아마도 찾을 수 있다는 것이다. 미국 아르테미스 임무 중 하나로, 달의 남극에서 얼음과 암석 샘플이 수집된다. 실제로 결합된 자기장이 있었다면 이 샘플에서 미량의 가스를 발견할 수 있었는데, 그 당시 지구에서 달까지 연결된 자기장 선을 따라 확산됐기 때문이다.

"영구적으로 그늘진 달의 극지방에서 채취한 샘플은 우리 모델의 가정을 확인하는 데 결정적인 기여를 할 수 있다"고 Green은 말했다.
(Science Advances, 2020; doi : 10.1126 / sciadv.abc0865)

출처 : NASA

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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