중국의 달 탐사선 창어 5호가 지구로 반환한 달 샘플은 신비로운 혼합물

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-09-27 21:52:45
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* 달 탐사선 Chang'e-5는 1,713g의 달 레골라이트를 수집해 지구로 가져왔다.
* 샘플에 포함된 암석의 90%는 현지에서 유래, 16억-17억 년 된 바다 현무암으로 구성
* 달 암석 샘플의 나머지 10%는 다채로운 광물 혼합물, 일부는 최대 1,300km 거리에서
* 달의 표토는 74센티미터 깊이까지 혼합되어 있다.

Chang'e 달 샘플은 신비로운 혼합물이다.
바다 현무암(Mare basalt) 외에도 월면 암석에는 화산 분출구와 충돌 분화구에서 분출물이 있다.


중국의 달 탐사선 창어 5호가 지구로 반환한 달 샘플은 처음에 가정한 것보다 훨씬 더 다양하다. 북부 Oceanus Procellarum의 착륙 지점에서 나온 바다 현무암 외에도 최대 천 킬로미터 떨어진 곳에서 오는 월석의 혼합물도 포함되어 있다. 여기에는 화산 굴뚝의 암석 유리, 고지대의 먼지, 충돌 분화구의 분출이 포함된다. 

▲ Chang'e-5 달 탐사선이 찍은 이 광각 이미지는 달의 표면과 샘플링의 흔적을 보여준다. © CNSA(중국 국가 우주국), CLEP / GRAS

달은 우주에서 지구의 가장 가까운 이웃이지만, 달의 지질학과 발달에 대해서는 아직 풀리지 않은 질문이 있다. 오늘날까지 달 탐사선의 데이터 외에도 가장 중요한 답의 출처는 아폴로 달 탐사선의 우주비행사들이 한때 지구로 가져온 달 암석이다.

하지만 당시 우주비행사들은 달 표면의 아주 작은 부분만 샘플링할 수 있었고 거의 50년 전 유인 달 탐사가 끝난 이후로 새로운 샘플은 없었다.

이제 상황이 바뀌었다.
중국의 달 탐사선 Chang'e-5는 1,713g의 달 레골라이트를 수집해 폭풍의 바다(Oceanus Procellarum)의 북쪽 가장자리에 착륙했을 때 이를 지구로 가져왔다. 그들은 이전에 샘플링된 적이 없는 특히 젊은 화산암이 있는 지역에서 왔다. 샘플 캡슐은 2020년 12월 지구에 착륙했으며 그 이후로 계속 조사되었다.

달의 틈새 화산 활동에서 나온 유리 방울

Europlanet Congress에서 우한에 있는 지구과학 대학의 Yugi Qian과 그의 동료들은 샘플에 포함된 암석이 어디에서 왔는지에 대한 첫 번째 정보를 발표했다.

샘플에 포함된 암석의 90%는 예상대로 현지에서 유래했으며 16억에서 17억 년 된 마레 현무암으로 구성되어 있다. 이 어두운 암석은 화산 활동이 달의 암말을 용암으로 채울 때 형성되었다.

▲ 창어 5호 착륙장(삼각형)과 주변 분화구.

© Qian et al. 2021년



녹은 암석 방울이 급격히 냉각돼 형성되었음에 틀림없는 유리화된 암석의 작은 구체가 이 화산의 기원을 증언한다. 화학적 분석에 따르면 이 유리 방울은 160km와 230km 떨어진 현재 멸종된 두 개의 화산 균열에서 나온 것이다. 착륙 지점의 북동쪽에 있는 이 통풍구인 리마 샤프(Rima Sharp)와 리마 마이란(Rima Mairan)은 한때 많은 양의 용암을 분출했을 수 있다. 더 자세한 분석을 통해 정확히 언제 명확해질 수 있다.

이국적인 혼합물

놀라운 사실은 달 암석 샘플의 나머지 10%가 다채로운 광물 혼합물이며 그중 일부는 최대 1,300km 거리에서 나온다는 것이다. 분석에 따르면, 달의 표토는 74센티미터 깊이까지 혼합되어 있으며 Qian과 그의 동료들이 보고한 대로 순수한 지역 기원이 아니다. 이 혼합물의 일부는 인근 고지대의 먼지와 작은 암석으로 구성된다. 운석 충돌로 날아가 Oceanus Procellarus에 던져졌을 수도 있다.

암석 파편도 샘플에서 발견되었는데, 이는 샘플 사이트의 더 넓은 부근에서 여러 충돌 분화구의 분출로 인해 발생했다. Harpalus 달 분화구에서 북서쪽으로 수백 킬로미터 떨어진 충돌 파편은 약 6%로 가장 큰 비율을 차지한다. 거의 40km에 달하는 이 분화구는 여전히 깨끗하고 침식되지 않은 모양 때문에 비교적 젊은 것으로 간주된다. Qian과 그의 동료들이 설명하는 것처럼 샘플은 이제 그의 정확한 나이를 결정하는 데 도움이 될 수 있다.

코페르니쿠스 분화구의 충격 파편

샘플 암석의 약 2%는 착륙 지점 남쪽의 코페르니쿠스 분화구에서 나왔다.
직경 93km, 깊이 38km로 달에서 가장 깊은 충돌 분화구 중 하나이며 지구의 위성에 대한 마지막 주요 충돌 중 하나일 수 있다. 11억 년 전에 시작된 달의 가장 최근 지질시대인 코페르니쿠스 시대는 이 분화구의 이름을 따서 명명되었다.

샘플에 충격 잔해를 남긴 세 번째 충돌 분화구인 Aristarchus도 이 시기에 만들어진 것이다. 수집된 표토의 약 1%가 그에게서 나온다. Aristarchus는 키가 약 40km에 불과하지만 색이 매우 밝기 때문에 달이 차면 우리를 향하고 있는 달 쪽의 북서쪽에서 맨눈으로도 볼 수 있다.

오래된 질문에 대한 새로운 답변

함께, 최대 1,300km 떨어진 곳에서 오는 이러한 표석 부분의 다채로운 혼합은 연구원에게 달 지질학 및 역사의 일부 측면에 대해 더 많이 배울 수 있는 좋은 기회를 제공한다. "Chang'-5 샘플의 이러한 모든 지역 및 이국적인 재료는 여러 과학적 질문에 답할 수 있다"고 Qian은 말했다. "이를 통해 우리는 달의 역사에 대한 지식을 확장하고 지구의 위성에 대한 추가 탐사를 준비할 수 있다."
출처: Europlanet Science Congress 20

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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