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[Science]한 번의 충돌? 여러 번의 충돌?
달은 어떻게 만들어졌을까

일러스트 임성훈
 
 

달은 어떻게 만들어졌을까? 여러 가설들이 나오는 가운데 가장 널리 받아들여지는 이론은 ‘대충돌설’. 약 45억 년 전 원시 지구가 어떤 행성과 크게 충돌하여 생긴 부스러기들이 뭉쳐지면서 달이 되었다는 내용이다.

 

그런데 최근 다른 이론에 힘이 실리는 연구 결과가 나왔다. 이스라엘 와이즈만연구소는 “원시 지구와 작은 천체들이 한 번이 아니라 여러 번 충돌하면서 달이 생겨났다는 ‘다중 소충돌설’이 맞다”고 최근 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스’를 통해 주장했다.

 

달이 탄생된 과정은 수많은 과학자가 밝혀내려 했지만 아직 답을 명확하게 찾지 못했다. 지금까지 어떠한 달 탄생 이론들이 나왔는지 살펴보자.

 

큰 충돌 한 번으로

 

대충돌설은 원시 지구와 ‘테이아’라는 큰 행성이 충돌할 때 나온 조각과 먼지들이 뭉쳐져 달이 만들어졌다는 이론. 이 이론은 달 탄생을 가장 잘 설명한 것으로 평가받아 왔다. 가설로만 나왔던 다른 주장들과 다르게 확실한 근거가 있었기 때문.

 

그 근거는 무엇이었을까? 바로 달과 지구의 구성 성분들이 거의 비슷하다는 것. 달에서 암석을 가져와 지구의 암석과 비교해보니 산소, 텅스텐, 티타늄 등 원소의 구성비율이 거의 같았다. 과학자들은 지구가 다른 행성과 부딪치면서 지구의 암석 부스러기들이 뭉쳐져 달이 됐기 때문이라고 해석했다.

 

하지만 대충돌설을 달의 탄생 원리로 확신하는 데는 한계가 있다. 달의 구성성분이 지구와 비슷하게 이뤄지기 위해서는 원시 지구가 행성과 천천히 부딪쳤어야 했다. 빠른 속도로 충돌했다면 엄청난 에너지가 발생해 부스러기들이 녹아 없어지거나 먼 우주 공간으로 튕겨 나가기 때문. 하지만 원시 지구와 테이아가 천천히 충돌했을 가능성은 낮다. 대부분의 소행성은 초속 7∼20㎞인 빠른 속도로 움직이기 때문이다.

 

작은 충돌 여러 번으로

 

반면 ‘다중 소충돌설’을 주장한 와이즈만연구소 연구팀은 “달은 한 번의 충돌이 아니라 작은 천체가 여러 번 원시 지구에 충돌하면서 만들어졌다”면서 “소행성들이 여러 차례 지구에 충돌함으로써 튕겨나간 지구의 파편들이 조금씩 뭉쳐져 달이 만들어진 것”이라고 설명했다.

 

연구팀이 슈퍼컴퓨터를 사용해 860차례에 걸쳐 시뮬레이션(모의실험)을 한 결과, 원시 지구와 소행성과 충돌함으로써 생긴 부스러기가 지구 주위에 돌면서 원반모양으로 형성되고, 이것들이 점점 뭉쳐져 작은 달이 만들어졌다. 이런 과정이 반복되면서 달이 점점 커진 것.

 

하지만 다중 소충돌설도 완벽한 이론은 아니다. 이론을 뒷받침하는 실제 증거는 발견되지 않았기 때문. 컴퓨터 시뮬레이션과 달리 실제 우주 현상은 여러 변수가 있기 마련이다.

 

풀리지 않는 수수께끼

 

대충동설과 다중 소충돌설이 나오기 이전부터 달 탄생을 둘러싼 여러 가설이 있었다. 대표적인 것이 지구가 생성 초기 뜨거운 액체 상태로 존재할 때 회전하던 중 일부가 떨어져 나와 달이 되었다는 ‘분열설’, 지구가 생길 때 달도 함께 만들어졌다는 ‘쌍둥이설’, 지구로부터 분리돼 떨어져 나온 덩어리가 달이 되었다는 ‘분리설’ 등이 있다.

 

▶김보민 기자 gomin@donga.com

 

      
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2017.01.18 22:05 입력

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