달 전역 표면에서 물 징후 발견 > 달

달 전역에 걸쳐 표면에 물이 존재한다는 사실이 세 개의 달 탐사 위성에 의해 각각 확인됐다고 AP통신과 스페이스 닷컴이 23일 보도했다.

여러 나라 과학자들은 처음 예상치 못한 결과에 놀라 기기 고장을 의심했으나 세 위성이 동시에 고장을 일으킬 가능성은 ’제로’라면서 새로운 발견에 “의심의 여지가 없다”는 결론을 내렸다.

달 표면에서 처음 물과 수산기(水酸基 OH)를 발견한 것은 인도의 달 탐사위성 찬드라얀-1호. 지난달 수명이 다 한 찬드라얀-1호가 수집한 자료는 달 표면에 많은 물이 존재할 뿐 아니라 지금도 새로 만들어지고 있음을 시사하고 있다.

한편 혜성 탐사선 ’딥 임팩트’호도 지난 6월 달에 근접 비행해 추진력을 얻는 ’스윙바이’중 물과 수산기를 찾아냈다. 지난 2005년 우주탐사 역사상 처음으로 혜성 템펠 1호와 충돌하는 실험에 성공한 딥 임팩트호는 충돌체 분리 후 남은 모선만으로 다른 혜성으로 향하는 중이다.

이어 과학자들은 미 항공우주국(NASA)의 토성 궤도위성 카시니호가 10년 전 달에 근접 비행한 기록을 다시 뒤져 물의 징후를 나타내는 자료들을 찾아냈다.

NASA는 곧 이런 사실들을 공식 발표할 예정이다.

물 발견 과정에 참여한 미국 브라운 대학의 칼 피터스 박사는 발견된 물이 표면층에만 존재하며 양이 많은 것은 아니라면서 730㎡ 면적의 달 표면 흙을 긁어 모으면 물 한 모금을 얻을 수 있을 정도라고 밝혔다.

그는 지난 10년간 학자들이 달 양극의 지하 얼음에서 물의 징후를 발견하긴 했지만 이번에 발견된 것은 전혀 다른 것으로 표토층에 물이 흡수되지 않고 그대로 남아 있는 것으로 나타났다고 밝혔다.

메릴랜드 대학의 제시카 선샤인 박사는 “우리는 달이 죽어 있다고 생각해 왔지만 달 표면에서는 물이 형성되는 역동적인 과정이 진행되고 있다”고 말했다.

한편 과학자들은 달 표면에 물이 있는 것으로 밝혀짐에 따라 달에 영구 기지를 건설해 다른 천체를 찾아 나서려는 계획의 실현 가능성이 높아질 것으로 추측하고 있다.

과학자들은 달의 물을 다량으로 가공하면 장차 달 주민의 식수와 로켓 연료로 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2009/09/24/2009092400511.html?Dep0=chosunmain&Dep1=news&Dep2=headline1&Dep3=h1_10

<달에 물! 무인 탐사선, 달 표면에서 수분 탐지>

"장대한 황량함(magnificent desolation)."

아폴로 11호의 우주인 버즈 올드린(Aldrin)이 달에 착륙하며 밝혔던 이 짤막한 소감은 지난 40년간 달을 상징하는 표현이 됐다. 이 말 뒤에는 '달에는 물이 없다'는 일반적 인식도 깔려 있었다. 아폴로 11호가 달에서 가져온 흙과 돌에서도 수분이 검출됐지만 당시 과학자들은 지구 대기에 노출돼 오염된 것이라 여겼다.

하지만 달에 물이 있다는 증거가 최근 뚜렷하게 드러났다. 최근 세 개의 서로 다른 무인탐사선이 보낸 데이터를 통해 달 표면에 물이 존재한다는 증거를 발견했다고 AP통신이 보도했다. 달의 극지방 '지하'에 얼음 형태로 물이 존재한다고 주장한 연구는 있었지만 달 표면에서 광범위하게 수분을 탐지한 것은 이번이 처음이다. 이 결과는 24일 과학 전문지 사이언스에 발표됐다.

가장 먼저 물을 발견한 것은 인도 최초의 달 탐사위성 '찬드라얀 1호'. 이 위성은 달이 반사하는 빛의 파장을 통해 달 표면 물질을 분석하는 미 항공우주국(NASA)의 M3라는 장비를 싣고 있다. 찬드라얀 1호는 최근 달의 특정 파장에서 수소와 산소가 결합된 분자가 감지된다는 데이터를 보내 왔다. 정밀 분석결과 수소원자 1개와 산소원자 1개가 결합된 '수산기(OH)'와 수소 2개와 산소 1개가 결합된 '물(H₂O)'이 존재한다는 내용이었다.

미국의 혜성 탐사 무인우주선 '딥 임팩트'도 지난 6월 달을 지나며 이와 비슷한 데이터를 보내왔다. 데이터를 분석한 메릴랜드대학의 로리 피거(Feaga) 교수는 "야구장 크기의 흙을 끌어모으면 아마 물 1 쿼트(약 0.9L)가 나올 만한 정도"라고 뉴욕타임스에 말했다. 같은 연구팀의 제시카 선샤인(Sunshine) 교수도 "(물이 존재하지만) 지구의 어떤 사막보다도 더 건조하다"고 말했다.

과학자들은 미국의 토성 탐사선 '카시니'가 1999년 달을 통과하며 보냈던 자료도 뒤늦게 재검토했다. 그 결과 찬드라얀 1호와 딥 임팩트가 보냈던 데이터와 일치했다. 찬드라얀 1호가 보낸 데이터를 분석한 미국 브라운대학 칼 피터스(Pieters) 교수는 "이 세 탐사선의 결과가 모두 오류일 가능성은 제로에 가깝다. 달 표면에 물이 있다는 건 의심의 여지가 없다"고 했다.

달의 물은 어디서 왔을까. 과학 전문 사이트인 사이언스닷컴은 두 가지 가능성을 제시했다. 혜성이나 운석이 달과 충돌해 달 지하에 감춰져 있던 물 성분이 표면으로 드러났을 수 있다. 또 하나는 태양풍(solar wind)이 우주로부터 수소 원자를 실어와 달 토양 속의 산소와 결합했을 가능성이다. 이게 맞다면 대기가 없는 태양계의 다른 행성에서도 물이 존재할 가능성이 있다.

AP통신은 이번 발견이 만약 '달 기지'가 건설됐을 경우 달로부터 바로 물을 공급할 수 있게 될 가능성도 열어 준다고 분석했다. 물에서 수소를 분리해내 각종 에너지원으로 쓸 수도 있다.

조선일보 / 원정환 기자 won@chosun.com" target="_blank" rel="noreferrer noopener">won@chosun.com
http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2009/09/25/2009092500030.html?srchCol=photo&srchUrl=photo5

<물 발견으로 달 연구 판도 변화>

비록 표토층에만 국한되고 양도 작지만 달 전체에서 물이 발견됐다는 사실은 행성 과학에서 가장 놀라운 일로 받아들여지고 있으며 학자들은 이를 계기로 달 연구의 판도가 완전히 달라질 것으로 예상하고 있다고 스페이스 닷컴이 보도했다.

우주 과학자들은 오래전부터 달 남북극의 얼어붙은 크레이터 속에서만 물이 발견될 것으로 예상해 왔지만 인도 최초의 달 탐사위성인 찬드라얀 1호와 미항공우주국(NASA)의 혜성 탐사선 딥 임팩트, 미국과 유럽이 공동 운영하는 토성 탐사선 카시니호 등 3개 탐사선의 관측에서 일제히 표면층의 물 징후가 포착된 것이다.

달에서 발견된 물은 액체 상태로 고여 있는 것은 아니지만 전혀 뜻밖에도 달의 표토층을 형성하는 광물질과 섞인 상태인 것으로 밝혀졌다.

25일자 사이언스지에 실린 종합적인 달의 물 발견 연구를 이끈 미국 브라운 대학의 칼 피터스 박사는 달의 흙이 마치 애리조나 사막의 흙처럼 메말라 있어 손으로 만져서는 축축하다는 느낌이 전혀 들지 않을 정도이지만 물 성분이 들어있는 것만큼은 틀림없다고 지적했다.

전문가들은 달의 물 발견으로 달 표면에 관한 기존 지식에 일대 혁명을 예상하고 있으며 지질학자들은 다시 달 표면에서 흙을 파 와야 한다고 주장하고 있다.

딥 임팩트 탐사의 주역인 메릴랜드 대학의 제시카 선샤인 박사는 “달의 표면 전체가 최소한 하루 중 일부 시간대엔 물 성분을 띠고 있다”고 지적했다.

물의 존재를 가리키는 특정 파장의 빛은 양극 지역에서 가장 강하게 나타나며 하루 중 아침에 가장 강하고 정오쯤에 가장 낮은 시간대별 특징을 갖고 있다는 것이다.

피터스 박사는 달 표면의 물 존재 여부를 둘러싼 우여곡절과 논란이 많았지만 “이제는 움직일 수 없는 결론이 난 것이며 나머지는 모두 흘러간 역사”라고 말했다.

세 탐사 위성이 포착한 물의 증거는 물 자체와 물(H₂O)에서 수소 원자 한 개가 빠져 반응성이 더 강한 수산기(OH) 형태로 나타났다. 지구상에서 수산기는 여러 종류의 광물질에 의해 생길 수 있다.

달 표면에 물과 수산기 분자가 얼마나 존재하는 지는 현존하는 자료로는 추정이 불가능하지만 ‘축축하다’는 표현을 쓸 정도는 아니다. NASA의 짐 그린 행성과학국장은 “지구에서 가장 건조한 사막도 달의 양극과 표면층보다는 더 많은 물을 품고 있다”고 지적했다.

과학자들은 달 표면의 물이 어떤 형태로 존재하는 지 현재로선 분명치 않지만 표토와 섞여 있거나 흙 속에 들어있는 변성 광물질의 일부로 존재할 가능성을 추측하고 있다.

또한 물과 수산기가 어떤 과정을 통해 형성됐는 지도 수수께끼로 남아있다. 물을 발견한 일부 과학자들은 달 표면이 태양풍과 상호작용하는 과정에서 물과 수산기가 형성됐을 것으로 추측하기도 하지만 이 역시 추측에 불과하다.

달 표면 전체에 걸쳐 물이 발견된 것은 공교롭게도 물을 찾기 위한 NASA의 달 충돌 실험 예정일을 불과 며칠 앞둔 시점인데다 전혀 뜻밖의 장소여서 과학자들의 놀라움은 더욱 크다.

NASA의 달 충돌체 LCROSS는 오는 10월9일 남극권의 카베우스 A. 크레이터에 충돌해 이로 인해 일어나는 먼지 구름을 분석해 물을 비롯한 화학성분을 추적할 계획이다.

피터스 박사는 3개 탐사선이 공동으로 발견한 물은 예상했던 극지 크레이터가 아닌 달 표면 전체에 예상과 다른 형태로 존재하는 것으로 나타났지만 이는 양극 지역에 물이 존재하게 된 과정을 설명할 수도 있을 것이라고 말했다.

즉 물 분자가 우리의 생각처럼 이동성이 있다면 영원히 햇빛이 들지 않는 크레이터에 물이 모이는 메커니즘을 설명할 수 있다는 것이다.

그는 그러나 현재 갖고 있는 자료만으로는 어떤 결론도 내릴 수 없으며 “우리가 달로 돌아가야 할 필요성이 더욱 분명해졌다”고 말했다.

연합뉴스B4youngnim@yna.co.kr" target="_blank" rel="noreferrer noopener"> / youngnim@yna.co.kr
http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2009/09/25/2009092500644.html

<“물 어디서 생겼나” 수수께끼 풀어라>

달 표면에 수소·산소 화합물인 물(H₂O)과 수산기(OH) 분자들이 극소량이지만 폭넓게 분포돼 있음을 보여주는 중요한 증거가 미국·인도의 달 탐사위성들에 의해 포착됨( < 한겨레 > 25일치 2면)에 따라, 미국항공우주국(나사)을 비롯해 여러 나라가 추진중인 달 탐사·연구 활동이 더욱 활발해질 전망이다. 당장 다음달 9일 달 극지 표면에 무거운 충돌체를 떨어뜨려 극지 밑에 얼음층이 있는지 확인하려는 달 충돌 시험 '엘크로스 프로젝트'가 큰 주목을 받게 됐다. 하지만 '달 표면의 물이 어디에서 왔는지'는 아직은 풀기 힘든 수수께끼다.

적외선 빛 흡수한 물분자 달 표면 반사광에서 포착
물 공급처 어디냐에 의문
10월 9일 충돌체 떨어뜨려 얼음층 존재유무 확인나서

■ 어떻게 발견했나

이번 발견의 성과는 인도의 달 탐사위성 찬드라얀 1호에 실린 나사의 '달 광물 탐사' 장비(일명 'M³')와 나사의 혜성 탐사선 딥 임팩트, 미국·유럽의 토성 탐사선 카시니가 오랫동안 쌓아온 관측 데이터를 분석해 이뤄졌다. 탐사위성들은 달 둘레를 돌며 눈에 뵈지도 않는 물 분자를 어떻게 확인했을까?

찬드라얀 위성에 실린 '달 광물 탐사' 장비가 결정적 구실을 했다. 이 장비는 햇빛이 달 표면에 닿았다가 반사되는 빛(반사광)에서 가시광선보다 파장이 더 긴 적외선 영역의 빛을 주로 관측했다. 그랬더니 근적외선 파장대의 스펙트럼 데이터에서 특정 파장이 관측되지 않는 '흡수선 현상'이 나타났다. 물이나 수산기 분자는 3㎛(마이크로미터) 파장의 적외선 빛을 흡수해버리는 특성을 띠는데, 달 표면의 반사광 스펙트럼에서 이런 파장대가 잘 나타나지 않는 현상이 뚜렷했다. 달에 쏟아진 햇빛과 달에서 반사된 빛이 다르며, 반사광은 3㎛ 파장의 빛이 물 분자들에 흡수된 채 위성의 눈에 포착된 것이다. 정현수 한국천문연구원(천문연) 박사는 "물이나 수산기 분자들이 달 표면에 존재한다고 볼 수밖에 없는 증거"라고 말했다.

■ 어떻게 존재할까

달에 물 분자가 있다 해도 지상의 물과는 다른 방식으로 존재한다. 달에는 대기가 없고 중력이 작기 때문이다. 행성과 달을 연구하는 최영준 한국천문연구원 박사는 "달에는 대기가 없어 물 분자가 표토 밖에서 햇빛을 받는다면 곧바로 완벽한 건조 상태인 우주공간으로 날아가 버릴 것"이라며 "따라서 달에 물이 있다 해도 얼어 있거나 다른 물질과 결합한 분자 상태로 있을 가능성이 높지, 흐르거나 촉촉한 상태로 있을 순 없다"고 말했다.

이번 달의 광물 탐사 적외선 영상에서 나타나듯이, 물 성분은 특히 달의 고위도 지역에서 뚜렷이 관측됐으며 극지로 갈수록 농도가 높아졌다. 하지만 극지 밖의 지역들에서 물 분자는 극미량으로 존재할 것으로 추정된다. 나사 쪽은 "지구에서 가장 건조한 사막도 달의 극지역과 표토층보다 더 많은 물을 품고 있을 것"이라고 말했다.

■ 어디서 생겨났나

새로운 수수께끼가 생겨났다. 대기가 없는 달에서 자유로운 물 분자는 곧바로 우주 공간으로 날아가 버리는데다, 뜨거운 마그마 활동이 활발했던 38억년 전 달 탄생 초기에 물 성분은 모두 증발해버리고 일부만이 나중에 생성돼 영구 그늘 지역인 남북극에 얼음층으로 존재할 것으로 여겨져 왔기 때문이다. 최영준 박사는 "지금 달 고위도 지역에 물 성분이 있다면 어딘가에서 지속적으로 공급되고 있다고 볼 수 있는데, 과연 그게 어떻게 가능할까 하는 점이 이번 발견으로 생긴 가장 큰 의문"이라고 말했다. 나사 쪽도 이런 수수께끼에 관한 연구가 앞으로 주요 관심사가 될 것으로 내다봤다.

한 가지 가설이 있기는 하다. 태양풍에 실려 날아오는 양성자(H+) 입자들이 달 표면에 무수히 쏟아지면서 달 표토에 결합해 있는 산소 원자(O)들과 부딪히고 결합해 물 또는 수산기 분자를 지속적으로 만들고 있는 게 아니냐는 것이다. 하지만 현재로선 이 가설은 가설일 뿐이다.

한겨레신문 / 오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr">cheolwoo@hani.co.kr
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