《내년은 닐 암스트롱이 인류 최초로 달에 간 지 40년이 되는 해다.

한동안 달을 잊어온 인류는 최근 국제달탐사네트워크(ILN)를 조직해 2020∼2025년경 인류의 달 착륙과 기지 건설을 추진하고 있다.

우리나라도 이 계획에 참여 의사를 밝혔다.

유엔은 인류의 달 탐사를 기리며 내년을 ‘세계 천문의 해’로 지정했다.》

NASA 달 탐사 프로젝트에 한국 참여 추진

과연 인류는 달에 가서 무엇을 해야 할까. 최영준 한국천문연구원 연구원은 23일 광주에서 열린 한국우주과학회 학술대회에서 미국항공우주국(NASA)이 전해온 ‘국제달탐사네트워크의 과학 임무’를 공개했다. 최 연구원은 “핵심은 ‘달의 속’을 보자는 것”이라며 “달 탐사는 달과 태양계의 수수께끼를 푸는 거대한 과학 프로젝트”라고 강조했다. 마침 파리들의 달 여행을 다룬 애니메이션 ‘플라이 투 더 문’도 곧 개봉돼 달에 대한 향수를 불러올 것으로 전망된다.

○ 달의 4가지 비밀을 밝혀라

과학자들이 풀고 싶은 달의 비밀은 크게 네 가지다. 가장 큰 것은 역시 달의 기원.

달의 기원에 대해서는 쌍둥이설, 분리설, 포획설, 대충돌설 등이 있다. 지구와 달이 같은 시기에 만들어졌거나(쌍둥이설), 원시 지구가 빠른 속도로 자전할 때 적도 부근에서 만들어진 큰 혹이 떨어져 나왔거나(분리설), 가까이 지나가던 소행성이 지구의 인력에 잡혀 달이 됐다는(포획설) 내용이다.

이 중 가장 유력한 것은 대충돌설이다. 초기 지구에 화성만 한 소행성이 충돌했고, 그 충격으로 지구 일부가 떨어져 나가 달이 됐다는 가설이다. 그 자리가 태평양이 되었다는 추측도 있다. 최 연구원은 “달 암석에 있는 산소의 동위원소 비율을 조사한 결과 지구와 똑같았다”며 “옛날에 지구와 달이 하나였다는 증거”라고 설명했다.

과학자들의 관심은 그 이후로 이어진다. 어떻게 생겨났든 초기 달은 거대한 마그마 바다로 뒤덮인 상태였을 것으로 추측된다. 과학자들은 어느 시점에서 마그마가 크게 뒤섞인 뒤 식으면서 지금의 달이 되었을 것으로 보고 있다. 달의 내부 구조를 명확히 알게 되면 암석으로 이뤄진 지구형 행성들이 우주에서 어떻게 만들어졌는지 알 수 있게 될 것이다.

이 밖에도 달에 수많은 분화구를 만든 소행성이 어느 시기에 얼마나 자주 떨어졌는지 조사하면 초기 태양계의 모습을 더 자세히 알 수 있다. 또 수십억 년 동안 한 번도 햇빛을 받지 못한 달의 남북극에 얼음이 있는지도 과학자들이 궁금해하고 있다. 달에서 캐올 수 있는 에너지원인 헬륨3도 남북극의 얼음을 조사하면서 연구할 대상이다.

○ 땅속에서 나는 소리를 듣는다

달에 간다고 어떻게 속을 볼 수 있을까. 우주인들이 달에서 ‘땅만 팔 수는’ 없는 노릇이다. 과학자들은 달 속에서 나는 ‘소리’를 듣고 싶어 한다. 최 연구원은 “NASA가 제안한 핵심 관측기기는 모두 4가지로 달 내부에서 나오는 전파나 열 등을 조사한다”고 밝혔다.

4가지 관측기기는 달 지진계, 열 흐름 관측기, 전자기파 관측기, 레이저 거리 측정기다. 지진계는 지구 위에서와 마찬가지로 달 내부에서 나오는 지진파를 잡아낸다. 지진파는 땅속에서 부딪히는 물체에 따라 속도 등이 달라지는데 이걸 이용해 달 내부가 어떻게 이뤄져 있는지 알 수 있다. 달 기지를 짓는 데 안전한 지역을 찾을 때에도 지진계가 필요하다.

열 흐름 관측기는 달 내부의 열, 전자기파 관측기는 태양에서 날아온 우주 입자가 달을 때릴 때 만들어지는 전기장을 관측한다. 레이저 거리 측정기는 지구와 달 사이의 거리를 측정한다. 레이저 측정기를 여러 군데 설치하면 지구가 달을 잡아당기는 인력 때문에 달이 삐거덕거리는 정도를 알 수 있다. 이걸 측정하면 달의 내부도 함께 볼 수 있다.

최 연구원은 “달은 인류가 직접 탐사해 연구할 수 있는 아주 특별한 행성”이라며 “달 탐사를 통해 원하는 정보가 쌓이면 태양계와 행성들이 어떻게 만들어지고 진화했는지 더 자세히 알 수 있을 것”이라고 기대했다.

한국항공우주연구원에서 달 탐사 프로젝트에 참여하고 있는 고산 선임연구원도 “우리나라가 처음부터 우주개발을 잘할 수 없으니 ILN 같은 국제 프로젝트에 참여해 경험을 쌓는 것이 큰 도움이 될 것”이라고 강조했다.

김상연 동아사이언스 기자 dream@donga.com

▼달에서 본 지구, 얼마나 밝을까? “방에 60와트 전구 켜놓은 격”▼

지구에서 본 달과 달에서 본 지구 중 어느 것이 더 밝을까. 지구가 생각 이상으로 더 밝다. 최영준 한국천문연구원 연구원은 “달에서 보는 지구는 60W짜리 전구를 2.2m 높이에 매달아 놓은 것과 같은 밝기”라며 “방에 전등불을 켜놓은 듯할 것”이라고 말했다.

지구도 달처럼 햇빛을 반사해 빛을 낸다. 하지만 지구가 달보다 훨씬 밝은 것은 달보다 4배나 큰 데다 대기층이 있어 햇빛을 훨씬 잘 반사하기 때문이다. 또 달에는 대기가 없어 지구에서 오는 빛이 훨씬 환하게 보인다. 물론 달에서 보는 지구가 훨씬 크다.

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