美 연구팀 "대기 70%는 운석 충돌로 기화된 원자…30%는 태양풍 영향"
달 대기·먼지환경 궤도탐사선 래디(LADEE)와 운석 충돌 상상도 |
미국 매사추세츠공대(MIT)와 시카고대 연구팀은 3일 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 달 토양 표본을 분석, 운석 충돌로 인한 기화(impact vaporization)가 대기 형성에 70%를, 태양풍 하전입자로 인해 원자가 방출되는 '이온 스퍼터링'(ion sputtering)이 30% 기여했다는 결론을 얻었다고 밝혔다.
천문학자들은 1980년대 달 표면에서 얇은 원자층이 튀어 오르는 현상을 발견했다. '외기권'(exosphere)으로 불리는 이런 희박한 대기는 우주 풍화 작용의 산물일 가능성이 크지만, 형성 과정은 정확하게 밝혀지지 않았다고 연구팀은 지적했다.
그 결과 달 대기 형성에 운석 충돌로 인한 충격 기화와 이온 스퍼터링이 모두 작용한 것으로 나타났지만, 어떤 과정이 얼마나 영향을 미치는지는 알 수 없었다.
달 대기 형성에 기여할 가능성이 있는 현상들 |
칼륨은 세 가지 동위원소 형태로, 루비듐은 동위원소 형태로 존재하며, 동위원소들은 각각 중성자 수가 달라 질량에 차이가 있다.
연구팀은 달의 대기가 토양에서 기화된 원자로 돼 있다면 가벼운 동위원소는 쉽게 떠오르고 무거운 동위원소는 토양에 다시 정착할 가능성이 크다며, 충격 기화와 이온 스퍼터링 때 토양에 남는 동위원소 비율도 달라진다고 설명했다.
즉 토양에 포함된 칼륨과 루비듐 동위원소 비율을 분석하면 달 대기가 형성되는 데 어떤 과정이 얼마나 기여했는지를 밝혀낼 수 있다는 것이다.
그 결과 달 토양에는 칼륨과 루비듐의 무거운 동위원소가 대부분 포함돼 있었으며, 두 원소를 비교한 결과 운석 충돌로 인한 충격 기화가 달의 대기를 형성하는 주된 과정일 가능성이 큰 것으로 나타났다.
교신저자인 MIT[038340] 니콜 니 교수는 "충격 기화 때는 원자 대부분이 달 대기에 머물지만 이온 스퍼터링 때는 많은 원자가 우주로 방출되는 것으로 나타났다"고 말했다.
이어 "이 연구를 통해 두 과정의 역할을 정량화할 수 있었다"며 "달 대기의 70% 이상은 운석 충돌로 인한 충격 기화의 산물이고 나머지 30%는 태양풍 속 하전입자에 의한 이온 스퍼터링으로 발생한 것"이라고 설명했다.
◆ 출처 : Science Advances, Nicole Nie et al., 'Lunar Soil Record of Atmosphere Loss over Eons', www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adm7074
scitech@yna.co.kr
▶제보는 카카오톡 okjebo
▶연합뉴스 앱 지금 바로 다운받기~
▶네이버 연합뉴스 채널 구독하기
<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포, AI 학습 및 활용 금지>
이 기사의 카테고리는 언론사의 분류를 따릅니다.
기사가 속한 카테고리는 언론사가 분류합니다.
언론사는 한 기사를 두 개 이상의 카테고리로 분류할 수 있습니다.
언론사는 한 기사를 두 개 이상의 카테고리로 분류할 수 있습니다.