"달 일부 지역 암석의 강한 자기장은 소행성 충돌 흔적"

美 연구팀 "충돌 때 생성된 플라스마로 자기장 증폭되고 뒷면 암석 자화"

[사이테크+] "달 일부 지역 암석의 강한 자기장은 소행성 충돌 흔적"

美 연구팀 "충돌 때 생성된 플라스마로 자기장 증폭되고 뒷면 암석 자화"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 달에는 자기장이 없지만 뒷면 등 일부 지역 암석에는 강한 자기 흔적이 남아있다. 이는 과거 대형 소행성 충돌로 생성된 플라스마가 일시적으로 자기장을 증폭시켜 그 흔적이 암석에 남은 것일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

달 최대 충돌 지형인 임브리움 분지(Imbrium basin) (출처=연합뉴스)

미국 매사추세츠공대(MIT) 아이작 나렛 연구원(박사과정)은 24일 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 시뮬레이션 연구를 통해 대규모 소행성 충돌로 생성된 플라스마가 달의 약한 자기장이 일시적으로 증폭시켜 강한 자기장이 암석에 기록된 것이라는 결론을 얻었다고 밝혔다.

달 자체에는 본디 자기장이 없지만 궤도탐사선 관측 등에서는 뒷면의 암석에서 강한 자기장 흔적이 포착된다. 1960~1970년대 미 항공우주국(NASA) 아폴로 임무 이후 이런 사실이 확인됐지만 정확한 원인이 밝혀지지 않았다.

이를 설명하기 위해 달 내부에 지구처럼 용융상태 금속이 있어 자기장을 형성하는 '다이너모 이론'(Dynamo theory)을 적용한 가설이 제시됐지만 핵이 너무 작고 특히 뒷면 암석의 강한 자기를 설명하기에는 부족한 것으로 나타났다.

이 연구의 공동 연구자인 MIT 로나 오란 교수와 벤저민 와이스 교수팀은 대안 가설로 거대한 충돌이 플라스마를 생성하고 그것이 태양 자기장을 증폭시켜 표면 암석을 자화시켰다는 가설을 내놨으나 이 역시 가능성이 작은 것으로 밝혀졌다.

연구팀은 이 연구에서 두 가설을 결합해 달이 한때 다이너모 이론처럼 지구 자기장 강도의 50분의 1 정도인 약 1마이크로테슬라의 약한 자기장을 형성한 상태에서 달 앞면에 거대한 소행성이 충돌하는 상황을 시뮬레이션했다.

그 결과 소행성 충돌로 이온화된 입자들의 구름이 생성돼 달 주위를 잠시 둘러싸고, 이 플라스마가 자기장을 증폭시키면서 충돌 지점 정반대 쪽 뒷면에 강한 자기장이 집중되는 현상을 일으키는 것으로 밝혀졌다.

연구팀은 달 앞면의 거대한 충돌 지형인 임브리움 분지(Imbrium basin)를 소행성 충돌 지점으로 추정하고 있다.

이 지점의 정반대 쪽 뒷면 위치는 관측에서 강한 자기 흔적을 가진 암석들이 발견되는 위치와 정확히 일치한다.

연구팀은 충돌과 플라스마 생성, 자기장 증폭과 소멸 등 과정이 매우 빠르게 진행돼 약 40여분간 계속됐을 것으로 추정하고 이는 짧지만 순간적인 자기장 급증으로 암석이 충분히 자화될 수 있는 시간이라고 설명했다.

이어 이를 확실히 확인할 수 있는 방법은 실제 해당 지역의 암석을 직접 채취해 충격의 흔적과 강한 자기장 증거를 찾는 것이라며 이는 NASA의 아르테미스 계획 같은 탐사 임무가 계획돼 있는 남극 근처 뒷면 지역에서 가능할 것이라고 덧붙였다.

◆ 출처 : Science Advances, Isaac Narrett et al., 'Impact plasma amplification of the ancient lunar dynamo', https://doi.org/10.1126/sciadv.adr7401

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