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달에 관한 새로운 사실들은 기존 패러다임을 거부한다.
(Lunar Upsets Challenge Paradigms)
CEH

   마지막 월면 보행자(moonwalkers)들이 귀환하고 40년이 지난 후에, 새롭게 발견된 달에 관한 사실들은 과학자들이 달에 관해 도대체 무엇을 알고 있었는지 의문을 불러일으키고 있다. 그리고 기존에 채택됐던 이론을 폐기시키는 증거에 직면했을 때, 과학자들이 알 수 없는 미지의 힘을 들먹이는 것이 타당한 것일까?

충격적 물리학 : 아폴로 우주비행사들이 달에서 갖고 온, 일명 지르콘(zircon)이라 불리는 광물을 조사한 후, 커틴 대학(Curtin University)의 지질학자들은 그들이 발견한 새로운 데이터들이 ‘후기 대폭격기’(Late Heavy Bombardment, 달의 연대기에서 39억년 전으로 여겨지는 운석 폭격의 시기)라고 알려진 ‘현재의 패러다임’에 ‘도전’한다고 결론지었다.(1/09/2012 참고). PhysOrg 지에 따르면, ”달의 지르콘에 나타난 충돌과 관련된 충격 특징들은 태양계의 운석 충돌 역사와 시기에 관한 새로운 개념의 틀을 만들도록 하고 있다”고 했다. 그러나 새로운 ‘개념의 틀’이 ‘현재의 패러다임’에 도전할 때, 그 파장은 교과서와 다른 관련 이론들을 손상시킬 수 있다. 그리고 ‘운석 충돌 사건의 시기’는 달 데이터 위에 세워져 있기 때문에, 새로운 개념은 태양계 전체 역사에 관한 이론을 위험에 빠트리고 있는 것이다.

달 암석에 아직도 남아있는 잔류자기 : 달은 장기간 지속되는 발전기(dynamo)를 가지고 있었다. 만약 당신이 일반적인 행성과학자라면 이러한 말은 당신을 매우 혼란스럽게 할 것이다. 그 이유를 알고 싶다면 Space.com을 읽어보라. 그리고 주택에 사는 사람들이 정전에 대비하여 비상발전기를 갖추고 있듯이, 물리학자들이 왜 또 다른 에너지원을 찾기 위해 허둥대는지를 알 수 있을 것이다. 달에서 채취된 현무암 시료 #10020에 있던 결정체로부터 데이터들이 얻어졌는데, 방사성 동위원소 연대측정에 의해 37억 년 전으로 평가되는 이들 암석 시료에 아직도 잔류자기(remnant magnetism)가 남아 있었다는 것이다. 진화론적 연대 틀로 그 시기는 달이 생성되고 약 10억 년이 지난 시기이다. 암석에 자기장을 띠게 했던 어떠한 초기 발전기도 그러한 장구한 시간 후에는 사라졌어야만 한다. 이 놀라운 사실에 대해 PhysOrg 지는 첫 번째 문장에서 다음과 같이 말하고 있다 : ”달은 이렇듯 놀랍도록 오랜 역사를 가지고 있다. 그리고 이것은 한 천체에서 근본적으로 새로운 방법으로 자기장을 띠도록 하는 새로운 에너지원이 있음을 증명한다.”

이 말은 Science (27 January 2012: Vol. 335 no. 6067 pp. 453-456, doi:10.1126/science.1215359) 지에 게재된 논문의 저자들 중 한 명으로, MIT의 천문학과 부교수인 벤자민(Benjamin Weiss)의 말이다. ”이렇게 오랜 기간 동안 지속된 달의 발전기는 달 내부의 냉각에 의한 열화학적 대류 외에 또 다른 에너지원을 필요로 했다.” 또한 그들은 오늘날 합의된 이론인 발전기 이론을 언급하며 이와 같이 적고 있었다. ”이와 같은 달의 강한 고자기장은 현재의 발전기 이론에 도전한다.” 무엇이 달에 에너지를 주었을까? 그들은 그것에 대해 ”또 다른 에너지원”을 제안했다. 그렇다면 그 에너지원을 찾았는가? 아니다. 그들은 그저 몇 가지의 가능성에 대해 논문의 마지막 부분에서 언급했을 뿐이다. 어쩌면 커다란 운석이 달을 강타하여 달의 내부를 일시적으로 녹아있는 소용돌이로 만들었는지도 모른다는 것이다. 이 가능성은 높은 것이 아니다. 논문의 끝부분에서, ”시료 #10020에서 얻어진 강한 고자기장 기록은 오늘날 유행하는 발전기 이론에 도전하고 있다”라고 언급한 것은, 그들도 그 가능성을 낮게 보고 있는 것이다.

충돌분화구에서 동시에 관측된 어둡고 밝은 빛 : 이 이야기는 달이 아닌 베스타(Vesta) 소행성으로부터 온 것으로, 이 소행성은 던 우주선(DAWN spacecraft, 2007년 9월에 발사된 소행성 탐사 우주선)이 궤도 정찰을 하고 있는 소행성이다. PhysOrg 지에 전시된 새로운 사진을 보면, 어둡고 밝은 빛을 띠는 한 분화구를 볼 수 있다. 그 기사를 보면, ”베스타를 가로질러 어둡고 밝은 물질들이 있는 것을 볼 수 있다. 하지만 어둡고 밝은 빛을 동시에 띠는 분화구는 특이한 것이다”라고 언급하고 있었다. 비록 그 기사에서는 언급하지 않았지만, 분화구 광선의 어두움은 일반적으로 소행성 연대의 지표로 사용되어왔다. 우리 달의 경우를 보면 그것을 이해할 수 있는데, 행성과학자들은 분화구의 광선이 처음에는 밝게 보이다가, 시간이 흐르면서 점점 어둡게 보인다고 주장해왔다. 그 이유는 태양풍에 의한 입자들이 달 먼지에 영향을 주는 ‘우주풍화작용(space weathering)’ 때문이라는 것이다. (예를 들어 Ask.com에 있는 ‘달의 지질학’ 기사를 보면 ”강한 충돌 과정은 반사계수(알베도, albedo)가 높은 물질을 파내어, 분화구, 분출물, 광선계를 밝게 보이도록 한다. 그리고 우주풍화작용으로 인해 이들 물질들의 반사계수는 점차 줄어들어 시간이 지남에 따라 어두워진다”라고 되어 있다.) 그러나 베스타 콤보 분화구는 어둡고 밝은 빛이 같은 충돌로부터 동시에 생겨날 수 있음을 보여주고 있으며, 이러한 사실은 광선의 명암으로 연대를 추정하는 개념을 손상시키고 있는 것이다.

수백의 작은 달? : 밤하늘에 있는 우리의 ‘달’에 대해 더 이상 이야기하지 못할 수도 있다. New Scientist 지는 ”수백 개의 작은 달들이 지구 주변 궤도를 돌고 있다”고 발표했다. 이러한 생각은, 우주에서 돌아다니던 소행성들이 종종 지구 궤도에 붙잡힐 수 있다는 것이다. 지구는 궁극적으로 중력우물에 해당하고, 특정한 물체를 견인 빔(tractor beam) 안으로 끌어올 수 있다는 것이다. 그 기사에 의하면, ”소행성들은 달과 지구 사이의 거리보다 5배에서 10배 먼 거리에서 지구 주변의 궤도를 돌고 있다. 대부분 이 궤도에 일 년 이하만 머물지만, 어떤 것들은 더 오래 머문다. 연구팀의 시뮬레이션에 의하면 어떤 물체는 900년 가까이 머물렀다”는 것이다. 그러므로 만약 당신에게 누군가 ‘달’에 관해서 이야기 한다면, 당신은 그 사람에게 ‘어느 달’을 말하는 것인지 물어봐야 할 것이다. 세익스피어는 말했었다. ”호레이쇼, 이 천지간에는 당신의 철학으로는 상상도 못할 만큼 많은 것들이 있다네”.

푸른 구슬(Blue Marble) : 멋진 장면으로 마치려 한다. 1968년 역사적인 아폴로 8호의 미션 수행을 통해 우리는 먼 거리에서 인간이 찍은 지구의 첫 번째 사진을 볼 수 있었다. 이어진 우주선들은 지난 수년 간 ‘우주로부터 지구’의 광경을 계속해서 발전시켜왔다. 지난 10월 발사된 지구 관찰 우주선인 Suomi NPP는 굉장히 매력적인 광경을 지구에 보내왔다. 우리의 ‘블루 마블(Blue Marble)’로부터 820km 떨어진 거리에서 찍은 선명하고 맑은 지구의 사진이다. Space.com에서 그 사진을 다운로드 받아 다양한 크기로 저장할 수 있다. Suomi NPP Website에서는, 가장 완벽한 높은 해상도의 이미지 (16.4 mb, 8000×8000 pixels)을 다운받아 굉장히 자세하게 북아메리카와 중앙아메리카를 볼 수 있다. (초보자들은 미드호, 그랜드 캐년, 그리고 파월호를 살펴보라). 우주선이 태양과 동일한 궤도를 돌기 때문에(see Suomi NPP feature) 지구가 더 아래쪽으로 돌 때에는 지구의 다른 면들도 더 밝은 이미지로 볼 수 있을 것이다.

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블루 마블(Blue Marble)의 지구 사진을 보고 잠시 생각해 보라. 사람들이 우주를 이해하고 있다고 생각했지만, 그렇지 않았다. 그들은 사람과 함께 살아가고 있는 지구상의 생명체들을 이해하고 있는 것일까?

 

출처 : CEH, 2012. 1. 27.
URL : http://crev.info/2012/01/lunar-upsets-challenge-paradigms/
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 무엇이 달에 자기장을 갖게 했는가? (What Magnetized the Moon?)
2. 사라진 달의 자기장 수수께끼 : 발전기 이론은 달의 이전 자기장을 설명할 수 있는가? (The Moon’s former magnetic field)
3. 새로운 달의 뒷면 사진들은 젊은 달을 가리키고 있다. (New Images Show Far Side of the Moon Looks Young)
4. 독을 품은 달 : 거주 불가능한 달의 유해 환경 (Our Poisonous Moon: Better from a Distance)
5. 달의 가스 분출은 최근의 지질활동을 가리킨다. : 젊은 달의 또 다른 증거 (Moon Gas Indicates Recent Geologic Activity)
6. 달 : 밤을 지배하는 빛 (The moon: the light that rules the night)
7. 달은 정말로 오래 되었는가? : 달의 후퇴율로 추정해 본 달의 나이 (Is the moon really old?)
8. 달의 기원에 대한 ‘거대 충돌’ 가설의 문제점들 (Problems for 'giant impact' origin of moon)
9. 달의 후퇴율 : 그것은 젊은 우주를 지지하는가? (Lunar recession: does it support a young universe?)
10. 우리의 극히 드문 달에 대해 감사하라. (Give Thanks for Our Rare Moon)
11. 운석들에 의해서 지금도 폭격당하고 있는 달. (Moon Still Feeling the Impact)
12. 달에서 얼음 형태의 물이 발견되었다! (The Moon Is Wet!)
13. 달의 먼지는 치명적일 수 있다. (Moon Dust Can Kill)
14. 달의 형성 이론들 : 루니 툰? (Theories of Moon : Looney Tunes?)
 
 
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