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이웃집과학자

원시 지구의 암석 파편 발견

By 이웃집과학자

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아폴로 14호 달 표면 착륙~ 샘플 채취해 돌아왔다.

출처NASA

1971년 아폴로 14호 임무에서 우주비행사들은 달 표면의 암석 샘플을 지구로 가져 왔는데요. 놀랍게도, 이 암석 샘플 안에서 원시 지구의 암석 파편을 발견했다고 합니다. < Earth and Planetary Science Letters>저널에 게재된 연구에 따르면, 이 파편은 약 40억 년 전 지구에서 발생했던 강력한 충돌의 여파로 지구의 암석 파편이 달로 날아갔던 것이라고 하는데요.


실제 달에서 셰퍼드가 골프 치는 장면

출처NASA 영상 갈무리

이번 연구는 스웨덴 자연사 박물관의 Jeremy Bellucci와 스웨덴 박물관 및 커틴 대학교 소속의 Alexander Nemchin가 주도했습니다. 연구진은 아폴로 14호 임무에서 달 표면에서 가져온 달 샘플을 분석했습니다. 참고로 아폴로 14호는 달에 착륙한 세 번째 유인탐사 임무였습니다. 당시 선장이었던 엘런 셰퍼드(Alan Bartlett Ahepard,Jr)가 '달에서 최초로 골프를 친 사람'이란 타이틀을 얻기도 했죠.


아폴로 14호가 달에서 지구로 가져온 샘플.

출처NASA/LPI/USRA/Bellucci et al.

연구진은 암석에서 석영, 장석, 지르콘으로 구성되어 있는 2g의 파편을 발견했는데요. 이 광물들은 모두 달에서는 드물게 발견되지만, 지구상에서는 흔한 광물들입니다. 연구진은 이 파편이 지구에서 왔다는 것을 확실시하기 위해서 화학 분석을 실시했는데요. 그 결과, 이 파편들은 산화된 환경에서 결정화됐으며, 결정화가 일어날 당시의 온도는 원시 지구의 지표 가까운 곳에서의 온도와 일치했습니다.


즉, 발견된 암석 파편은 약 41억~40억년 전, 원시 지구의 지표 아래 약 20km에서 결정화된 것으로 보입니다. 그리고 결정화된 이후 지구에서 발생한 강력한 충돌로 인해 우주로 날아갔을 것으로 분석됩니다. 

우주로 날아간 원시 지구의 암석 파편은 달에 도달했던 것으로 보이는데요. 당시 달은 지금 위치보다 약 3배 정도 더 지구와 가까웠습니다. 참고로 달은 현재도 매년 약 3.8cm의 속도로 지구에서 멀어지고 있습니다. 달에 도착한 지구의 암석 조각은 달 표면에 도착한 이후에도 수 많은 운석들의 폭격을 받게 됐을 겁니다. 연구진에 따르면 약 39억 년 전 달에 있었던 충돌로 인해 이 암석 조각은 부분적으로 녹은 후 달 표면 아래 묻혔던 것으로 보입니다. 

아폴로 14호가 착륙했던 콘 크레이터.

출처NASA/GSFC/Arizona State University

이렇게 파묻혔던 원시 지구의 암석 파편을 다시 달의 표면으로 끄집어낸 것은 약 2천6백만년 전 달에서 발생했던 강력한 충돌이었습니다. 당시 충돌로 달에는 약 340m 크기의 콘 크레이터(Cone Crater)가 만들어졌습니다. 그리고 마침내 47년 전, 이 크레이터에 아폴로 14호가 착륙하게 됩니다. 아폴로 14호에 탑승했던 우주 비행사 앨런 셰퍼드(Alan Shepard)와 에드가 미첼(Edgar Mitchell)이 이 크레이터 주변을 탐색하고, 암석 샘플을 채취해 지구로 귀환하게 됩니다. 연구진은 아폴로 14호가 지구로 가져온 이 암석 샘플을 분석해 마침내 원시 지구의 암석 파편을 발견하게 됐습니다.


이번 연구의 공동저자이자 미국 행성과학 연구센터인 달과 행성연구소(Lunar and Planetary Institute)의 대학 천문학 연구협회(Universities Space Research Association. USRA) 과학자인 David Kring은 "이 발견은 원시 지구를 그려보는데 많은 도움이 될 것"라고 전했습니다.


##참고자료##

  • Bellucci, J. J., et al. "Terrestrial-like zircon in a clast from an Apollo 14 breccia." Earth and Planetary Science Letters 510 (2019): 173-185.


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