“달 뒤편은 천문학 신천지될 것”

여성 첫 달 착륙을 목표로 하는 미항공우주국 나사(NASA)의 아르테미스 계획 등 달을 목표로 하는 미션으로 계획이 진행 중인 건 우주기관, 민간 기업 등 다양하다. 미션은 각각 자신의 목적을 갖고 있지만 전문가는 이런 활동으로부터 과학이 큰 혜택을 받게 될 것이라고 말한다.

달은 태양계 기원과 진화에 대해 알려주는 교재이자 동시에 관측 천문학 플랫폼으로의 과학적 가치도 있다. 달은 항상 지구와 같은 면을 향하고 있다. 이는 달 뒷면은 지구상 인간이 발하는 전파에서 차단된 상태라고 할 수 있으며 전파 천문학에는 최적의 장소다.

전파는 적외선, 자외선, 가시광선 등과 같은 전자기 에너지 일종으로 15m 이상 파장 전파는 지구 전리층에 차단되지만 달 표면에는 문제없이 도달한다. 천문학에 있어 이 파장대는 마지막 미개척 영역이며 달 뒤편에서 연구하는 게 적합하다는 것이다.

이 파장으로 우주를 관측하는 학문은 저주파 전파 천문학이라고 불리며 은하가 탄생하기 전 암흑 시대 구조를 찾을 수 있다고 한다. 암흑 시대 수수께끼 암흑물질을 뺀 우주 물질 대부분은 중성 수소 원자 형태를 하고 있어 파장 21cm 방사선을 방출하거나 흡수하는 성질을 갖고 있었다. 이 특성을 이용해 전파 천문학자는 은하수 은하 수소 구름을 연구해왔다. 우주가 팽창하며 초기 우주 수소가 발하는 신호는 10m 넘는 파장이 되어 있고 달 뒤편은 이를 연구할 수 있는 유일한 장소가 되어 있을지 모른다고 한다.

또 태양계 외행성 자기권으로부터의 전파는 파장이 100m를 넘기 때문에 관측하기 위해선 조용한 환경이 필요해 여기에도 달 뒤편이 최적의 장소다. 나사는 달 뒤편에 로봇 전파 망원경을 보내 관측을 실시하는 미션(LuSEE-Night)으로 2026년 달 뒤편 착륙을 목표로 하고 있으며 미션에 성공하면 관측 가능성이 밝혀진다고 한다.

그 밖에 달 극지에는 태양광이 닿지 않는 분화구가 있기 때문에 열에 약한 적외선을 이용해 우주를 관측하는 망원경을 쉽게 운용할 수 있을지도 모른다. 차가운 안전된 분화구는 중력파 검출에도 유리하게 작용할 수 있다. 또 달 중력이 작기 때문에 망원경이 장착된 위성보다 훨씬 큰 망원경을 만들 수 있다. 이런 점에서 적외선 천문학 미래는 달에 있다고 지적한다.

더구나 달은 수십억 년 동안 태양풍과 은하 우주선에 노출되어 있어 달 표면 기록을 연구해 태양과 은하수 진화를 알 수 있을 것이다. 이를 통해 천문학은 앞으로 10년간 달 탐사 르네상스 혜택을 받을 수 있을 것이라는 전망이다.

다만 달 뒤편에서 인간이 활동하면 불필요한 전파 장애가 일어나 가능성이 있고 크레이터로부터 얼음물을 채취하는 계획은 천문학 목적과 어긋날 우려가 있다. 이 때문에 새로운 달 탐사 시대에는 천문학에 유일무이한 가치를 지닌 이곳을 확실히 보호해야 한다는 지적이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.