흔히 전혀 알려지지 않은 미지의 세계에 대해 표현할 때 ‘달의 뒷면’이라고 한다. 불과 1년 여 전까지만 해도 달의 뒷면은 인류에게 미지의 영역이었다. 달은 자전(천체가 스스로 도는 것) 주기(27.3일)와 공전(한 천체가 다른 천체의 둘레를 도는 것) 주기가 같기 때문에 지구에서는 항상 달의 앞면만 보인다. 중국은 지난해 1월 인류 달 탐사 역사상 최초로 달의 뒷면에 달 탐사선 창어 4호를 착륙시키는 데 성공했다. 

달 내부는 케이크 같은 ‘3층 구조’

2019년 1월 사상 처음으로 달 뒷면에 착륙한 창어 4호의 무인 탐사 로봇 위투 2호가 보내온 달 뒷면의 지질학적 특성을 분석한 결과가 최근 나왔다. 이로써 위투 2호는 달 뒷면의 땅속을 들여다 본 최초의 탐사 로봇이 됐다. 달의 내부를 탐사하기 위해 위투 2호는 달의 남극 폰 카르만 크레이터 인근을 조사했다. 106m를 이동하면서 땅 아래 40m 깊이까지 레이더로 촬영했다.

중국과 이탈리아 과학자들이 위투 2호에 탑재된 레이더가 보내온 전자기파(전기장과 자기장이 주기적으로 변하면서 전달되는 파동)를 분석한 결과, 달의 내부 구조는 세 개의 층으로 이뤄진 것이 확인됐다.

달 표면에서 지하 12m까지는 비슷한 크기의 돌가루들로 이뤄져 있었다. 그 아래층(12∼24m)에는 지름 0.2∼1m 크기의 암석들이 뒤섞여 있다. 그 아래 지하 40m까지는 바위는 없고, 아주 작은 알갱이나 거친 입자가 모여 있었다. 연구팀은 암석이나 소행성이 달에 부딪히면서 땅속의 물질들이 바깥으로 튀어나와 세 개의 층을 이루게 됐다고 분석했다.

위투 2호는 달 아래 지층 구조뿐 아니라 달의 맨틀을 구성하는 성분을 알아낼 수 있는 데이터를 보내기도 했다. 지구에서 맨틀은 지각과 핵 사이에 위치한 암석층이다. 중국과학원(CAS)은 달 맨틀 구성 성분이 지구와 비슷하다는 것을 알아냈다. 위투 2호가 달의 남극 에이트켄 분지를 다니며 얻은 데이터를 분석한 결과, 이곳에는 철과 마그네슘이 풍부한 휘석과 감람석이 존재하는 것으로 나타났다. 휘석과 감람석은 지구 맨틀 마그마에서도 나오는 광물이다. 달이 천체 등과 부딪히며 발생한 엄청난 충격으로 달 맨틀의 물질이 표면으로 튀어 올랐을 것으로 보고 있다.


달 형성 초기에 가동됐던 자기장 발전기의 상상도. MIT 제공

달의 자기장은 언제 사라졌을까?

달에서는 재래식 나침반이 작동하지 않을 정도로 자기장(자기력이 작용하는 공간)이 매우 약하다. 달의 자기장이 원래부터 약했던 것은 아니다. 달의 자기장은 약 10억년 전 거의 사라졌을 것으로 추정된다는 연구결과를 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구팀이 지난 1월 내놨다.

이들은 미국 항공우주국(NASA·나사)의 우주비행사들이 아폴로 탐사를 수행하며 가져온 월석(달 표면에 있는 돌)을 분석해 약 10억년 전 달의 다이너모(dynamo·발전기)가 멈추면서 자기장도 사라졌다고 주장했다. 월석에는 미세 알갱이들이 당시의 자기장 방향을 따라 정렬한 흔적이 남아있어 현재에도 자기장 세기를 측정할 수 있다. 약 40억년 전 월석의 자기장 세기는 100μT(마이크로테슬라)로 지구의 자기장 세기(50μT)의 두 배에 달했고, 약 25억년 전 월석은 10μT 미만이었다. 10억년 전 월석은 자기장이 0.1μT였다. 이때쯤 달의 다이너모가 멈춘 것으로 보인다.


달궤도정찰선(LRO)이 촬영한 달의 충상단층 중 한 곳. NASA 제공

달 내부에서 수축 작용으로 단층을 따라 지각이 움직이면서 ‘지진’이 일어난다는 연구결과도 나왔다. 미국 메릴랜드대 연구팀은 NASA의 아폴로 계획 당시 설치된 지진계가 감지한 진동을 분석해 지난해 발표했다. 적어도 8건 이상이 충상단층(오래된 지층이 젊은 지층을 뚫고 올라오는 단층)을 따라 지각이 움직이면서 생긴 지진일 가능성이 높은 것으로 나타났다고 밝혔다. 연구팀은 달에서 여전히 지각 이동에 따른 지진이 발생할 가능성이 높은 것으로 분석했다.​

▶어린이동아 장진희 기자 cjh0629@donga.com

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