주)우리신문 김정숙 기자 |   달의 남극 부근에서 형성 초기 달의 표면이 마그마 바다로 덮여 있었을 가능성을 뒷받침하는 광물 증거가 발견됐다.

인도 물리연구소(PTL) 산토시 바다왈레 박사팀은 22일 과학 저널 네이처(Nature)에서 달 탐사선 찬드라얀-3호가 착륙한 달의 남극 주변 암석 원소 구성이 달 적도 및 중위도 지역과 유사한 것으로 나타났다며 이는 달 표면이 과거 마그마 바다로 덮여 있었음을 시사한다고 밝혔다.

과학자들은 달 표면 토양과 암석의 원소 구성을 정밀 분석하면 달 형성 과정과 진화 메커니즘에 대한 단서를 얻을 수 있을 것으로 기대해왔다.

지금까지 달 토양의 화학 성분은 아폴로 임무와 루나(Luna) 탐사선, 창어-5호(Chang'e-5) 등이 수집한 표본을 통해 정밀하게 분석됐으나 이들 표본의 수집 위치는 대부분이 적도 또는 중위도 지역이었다.

바다왈레 박사팀은 이번 연구에서 지난해 8월 찬드라얀-3호의 비크람(Vikram) 착륙선이 달 남극 근처에 연착륙한 다음, 탐사차량 '프라기안'(Pragyan)이 주변을 돌아다니며 측정한 암석의 구성 원소 정보를 분석했다.

산스크리트어로 '직관'을 뜻하는 프라기안은 착륙지 주변 103ｍ를 이동하며 다양한 지점에서 탑재체 '알파 입자 X-선 분광기'(APXS)로 암석의 원소 구성을 23차례 측정했다.

그 결과 남극 주변 암석의 주요 원소 측정값은 적도 부근 고지대에서 채취한 아폴로 16호 표본 및 중위도 지역에서 채취한 루나 20호(Luna 20) 표본의 구성 원소 측정값의 중간 정도에 해당하는 것으로 나타났다.

연구팀은 찬드라얀-3호와 아폴로-15호, 루나-20호의 착륙 지점은 남극과 적도, 중위도로 매우 멀다며 이들 지역 암석의 화학적 성분이 유사하다는 것은 표면이 마그마 바다가 굳으며 형성됐다는 달 마그마 바다(LMO) 가설을 뒷받침한다고 말했다.

LMO 가설은 달이 형성될 때 서서히 냉각되면서 밀도가 낮은 철 함유 사장암(ferroan anorthosite)은 표면으로 떠오르고 무거운 광물은 가라앉으면서 맨틀을 형성했다고 설명한다.

또 착륙지 주변에서는 LMO 가설로는 설명이 안 되는 높은 농도의 마그네슘도 발견됐으며, 이는 과거 남극 주변에 거대한 남극-에이킨 분지(South Pole-Aitken basin)를 형성한 충돌 때 지하 깊은 곳에서 분출됐을 가능성이 큰 것으로 추정됐다.

연구팀은 탐사차량 프라기안의 탑재체 APXS를 이용한 달 암석 측정은 남극 고지대에서 실시된 최초로 지상 실측 활동이라며 이 결과가 달의 기원과 진화에 대한 전반적인 이해를 높이는 데 중요한 역할을 할 것이라고 말했다.

◆ 출처 : Nature, Santosh Vadawale et al., 'Chandrayaan-3 APXS elemental abundance measurements at lunar high latitude', https://www.nature.com/articles/s41586-024-07870-7