달 구성물 대부분은 지구에서 유래?

달은 지구의 크기를 감안하면 위성이라고 하기에는 매우 큰 별이다. 생성 이유로 유력한 건 원시 지구에 화성만한 크기의 천체가 얕은 각도로 충돌한 결과 발생한 파편이 지구 주위에 원반을 형성하고 이게 점차 현재의 달이 됐다는 설이다.

하지만 달의 조성 물질은 지구의 것과 거의 같고 물질과학적인 관점에서 거대 충돌설이 성립하지 않는다고도 한다. 미 항공우주국 나사(NASA)가 실시한 분석에 따르면 과거 아폴로 우주선이 지구로 가져온 달 샘플에서 14가지 철 동위 원소에 의해 달 생성을 시뮬레이션, 지금까지 얻을 수 없었던 복합적인 결과를 끌어냈다.

시뮬레이션에선 아폴로가 지구로 가져온 달 샘플에 포함된 14종 철 동위원소를 모두 이용해 충돌 후 원반 형성 과정, 달의 중심이 된 금속 코어 형성 등을 모델링했다. 그 결과 14종 중 9종은 지구와 강한 상관성이 있었다고 한다. 한편 충돌한 화성 크기 천체와 모델의 상관관계는 거의 없었기 때문에 거의 모두가 지구 유래 물질로 형성된 걸 나타내는 결과를 얻었다고 한다.

또 14종 원소 중 5종인 아연, 주석, 카드뮴, 인듐, 툴륨은 모델에 의한 시뮬레이션보다 훨씬 낮은 농도에서밖에 존재하지 않았다. 연구팀은 5가지 휘발성 원소는 충돌 후 대부분 기체 상태에 머물다가 달이 형성되면서 다시 응축하지 않았기 때문에 달 조성에 분리되어 버렸다고 보고 있다. 지구 맨틀보다 달 안에 많은 원소가 존재하지 않는 이유이기도 하다는 것. 마찬가지로 14개 원소 중 비소와 은, 안티몬, 게르마늄 등의 달 맨틀 내 농도가 낮은 이유는 달 코어에 사로 잡혀 분리된 결과라고 설명하고 있다.

하지만 이번 연구만으로는 아직 모든 걸 설명할 수 없다. 충돌 발생 후 형성된 원반 상황을 알기에는 아직 많은 분석 연구가 필요한 것. 달 샘플은 1970년대 이뤄진 초기 연구 당시 14종 휘발성 원소 중 일부가 지구보다 매우 적다는 걸 알 수 있었다. 하지만 당시 분석 기술은 원인을 완전히 알기에는 불가능했다고 한다. 이번 연구는 당시의 한계를 메웠다고 할 수 있다. 또 여기에서 시작될 더 많은 연구가 언젠가 달의 탄생 비밀을 해명할 단초가 될 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.