미래 달 기지 건설에 중요한 단서
달이 조금씩 쪼그라든다는 사실은 오래전부터 알려져 있었다. 과학자들이 약 50년 동안 달 표면에 남은 흔적을 추적한 끝에, 달의 반지름이 100만 년에 6~11㎝ 줄어들었다는 새로운 추정치를 내놓았다.
미국 스미스소니언 국립항공우주박물관 행성지질학자 토머스 와터스 연구팀은 14일 국제학술지 행성과학저널에 달 표면의 단층 지형을 분석한 관측 결과를 발표했다.
연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 달 정찰궤도선(LRO)이 약 17년 동안 촬영한 사진을 분석했다. 그 결과 달의 고지대에서 8900개 이상의 단층 절벽을, 검고 평탄한 달의 바다에서 2000개 넘는 작은 능선을 확인했다.
이러한 지형은 달 내부가 식으면서 만들어졌다. 약 45억 년 전 형성된 달은 내부의 열을 서서히 잃고 있다. 그 과정에서 부피가 줄어들면 단단한 지각이 압축되고, 일부 지층이 다른 지층 위로 밀려 올라가면서 표면에 주름 같은 단층이 생겼다.
연구팀은 1만 개 넘는 단층 지형을 토대로 달의 반지름이 지난 4억~8억 년 동안 약 42~46m 감소했다고 추정했다. 이를 평균 속도로 환산하면 100만 년에 약 6~11㎝, 1년으로 치면 약 0.06~0.11마이크로미터(㎛)씩 줄어들었다는 계산이 성립된다.
달의 수축을 알아내는 연구는 1970년대부터 이어졌다. 1976년 미국 행성과학자 피터 슐츠가 달 표면에서 비교적 젊은 단층 지형을 확인했고, 이후 아폴로 탐사선의 사진에서도 비슷한 흔적이 파악됐다.
토머스 와터스 연구팀은 2010년에 NASA의 LRO 사진에서 새로운 단층 절벽 14곳을 찾아 학술지 사이언스에 발표한 바 있다. 단층이 달의 여러 지역에 분포한다는 사실을 근거로 달 전체가 비교적 최근까지 수축했을 가능성을 제시했다.
2019년에는 달의 수축과 월진(달의 지진)의 관계도 밝혀졌다. 토머스 와터스 연구팀은 아폴로 탐사선이 기록한 얕은 월진 28건을 재분석해 8건의 진앙이 단층 절벽에서 30㎞ 이내에 있다는 사실을 알아냈다. 달의 수축으로 생긴 압축력이 지금도 단층을 움직일 가능성을 보여준 결과였다.
이번 연구는 달 전역의 단층을 대규모로 분석해 수축량과 평균 속도를 새롭게 계산했다는 점에서 의미가 있다. 100만 년에 6~11㎝라는 수치는 현재의 수축 속도를 직접 측정한 것은 아니며, 과거 수억 년의 지질학적 흔적을 바탕으로 추정한 값이다.
달의 수축 속도를 알면 내부의 열이 얼마나 빠르게 사라졌는지 가늠할 수 있고, 달이 형성 이후 어떻게 냉각돼 왔는지 이해하는 데 도움이 된다. 또한 수축으로 발생하는 지각의 압축력과 단층 활동을 분석하면 월진 위험을 평가할 수 있다. 이는 향후 달 착륙 후보지를 특정하거나 장기 체류 시설의 안전한 입지를 결정하는 데 상당히 중요한 자료가 된다.
박지연 기자 yeon@sputnik.kr
