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우리에게 가깝고도 먼 친구인 달에 대한 궁금증을 알아보려고 한다. 먼저 토끼가 없다는 사실은 아폴로호가 알려줬으니 가장 큰 궁금증은 풀렸으리라 생각된다. 그러나 이제는 망원경으로도 보이는 달의 크레이터는 어떻게 생겼고 왜 생겼을까? 또한 생명의 근원이라고 하는 물이 혹시나 달에 있는 것은 아닐까? 이번 글에서는 이러한 물음에 대한 대답으로 달의 크레이터와 물의 존재에 대해서 알아보려고 한다.
달의 크레이터는 어떻게 생겼고 왜 생겼을까?
달 표면 사진을 보면 원형의 움푹 파인 구덩이가 무수히 있는 것을 알 수 있다. 이것이 크레이터다. 달의 크레이터를 처음으로 발견한 것은 갈릴레오 갈릴레이다. 그는 물리학자로도 유명하지만 천문학자로도 많은 업적을 남겼다. 1609년 직접 만든 망원경으로 달을 관찰한 결과, 달은 수정과 같은 매끈매끈한 구체가 아니라 무수히 많은 산과 움푹 팬 웅덩이가 있다는 것을 발견했다. 그러면 그런 달의 크레이터는 어떻게 해서 생겼을까? 여기에 대해서는 오래전부터 2가지 설이 제기되어 왔다. 하나가 화산의 화구라는 화구설이고 또 하나는 달에 천체가 충돌해서 형성됐다는 설이다.
이 논쟁에 결론을 지은 것이 미국의 아폴로 계획에 의한 달 탐사였다. 달에서 갖고 돌아온 암석을 분석한 결과 격심한 충돌의 흔적이 밝혀졌기 때문이다. 이것이 충돌 기원설의 움직이지 못하는 증거가 됐다. 달 표면에 초음속으로 천체가 충돌하면 그 충격과 열에 의해서 달 표면은 끈적끈적하게 녹고 못(웅덩이)이 올라와 안쪽에는 녹은 지면이 평편하게 굳어졌을 것으로 생각된다. 충돌한 천체의 질량과 충돌 속도에 따라서 크레이터의 크기는 제각각이다. 직경 200킬로미터를 넘는 크기부터 직경 수 킬로미터 이하까지 그 수는 수만 개에 달한다.
조사 결과 크레이터가 많이 보이는 달의 고지는 40억 년 정도 전의 오랜 지질이라는 사실을 알았다. 40억 년 전부터 38억 년 전에 걸쳐 무수한 천체가 격심하게 충돌한 시기가 있었고 그때에 형성됐을 것으로 추측된다.
달의 바다에 물은 있을까?
달을 망원경으로 보면 검고 평편하게 보이는 부분이 있는데, 마치 바다처럼 보인다고 해서 달의 바다라고 불린다. 그러면 그 바다에 물은 있을까? 원시 지구에서는 충돌한 무수한 미행성 등이 물을 날라 왔다. 달 역시 형성될 당시에는 마찬가지로 물이 운반되어 왔을 것이다. 그런데 달을 탐사한 결과 달 표면에 물의 존재를 확인할 수 없었다. 대기가 거의 없는 달에서는 태양이 비추는 주간에는 100도에 달하고, 태양이 닿지 않는 야간에는 영하 170도로 내려가 엄청난 온도 차이가 있다. 이런 조건에서는 액체인 물은 존재하지 못하고, 가령 물이 있었다고 해도 얼음에서 직접 진공 중으로 승화해 버릴 것이다.
그러면 달의 바다는 어떻게 해서 생긴 것일까? 운석의 충돌로 생긴 많은 크레이터가 있는 부근에 거대한 천체가 충돌하여 내부에서 맨틀 물질이 분출한다. 이로 인해 연결된 크레이터의 패인 부분에 용암류가 확산되고 이것이 굳어서 생긴 것이 달의 바다이다. 바다가 검게 보이는 것은 거무스레한 현무암질 용암으로 덮여 있기 때문이다. 달의 직경이 약 3,500킬로미터이니까 얼마나 큰지 짐작할 수 있다. 발견된 '달의 바다'에는 각각 이름이 붙어 있다. 달의 바다는 달 표면에 크고 작은 규모로 많이 존재하며 달 표면에서 최대 크기의 바다인 '폭풍의 바다'의 경우 직경 2,500킬로미터를 넘는다. 폭풍의 바다(oceanus procellarum) 달 표면의 북위 40°에서 남위 10까지, 서경 30%에서 70까지의 넓이 약 320만 제곱킬로미터의 평지를 말한다.