달 표면의 '재용해'로 달의 실제 나이 미스터리에 주름이 더해졌다

달에 대한 많은 부분은 그 나이를 포함하여 여전히 수수께끼에 싸여 있습니다. 달 표면에서 가져온 샘플에 대한 분석에 따르면 우리의 천상의 조수는 약 43억 5천만 년 된 것으로 나타났는데, 이는 태양계가 형성된 지 약 2억 년 후에 생겨났다는 것을 의미합니다.

하지만 그 엄청난 지연은 일부 과학자들에게는 잘 받아들여지지 않습니다. 태양계 초기에 파편과 행성체가 충돌하고 합쳐져 행성을 형성했습니다. 2억 년이 지나자 이 혼란스러운 파편의 대부분이 더 큰 천체로 쓸려갔습니다. 따라서 태양계의 진화를 시뮬레이션하는 많은 과학자들은 이렇게 늦은 시기에 거대한 충돌로 인해 달이 형성된다는 생각은 있을 수 없다고 봅니다.

12월 18일 Nature 에 게재된 "아이디어 논문"에서 UC Santa Cruz의 Francis Nimmo 교수와 공동 저자들은 이 불일치에 대한 가능한 설명을 제안합니다. 즉, 달은 43억 5천만 년 전 지구의 조석 인력으로 인해 광범위한 지질학적 격변과 강렬한 가열로 인해 "재용융"을 겪었다는 것입니다. 그들은 이 재용융이 달 암석의 나이를 "재설정"했을 것이라고 말합니다. 즉, 화산의 페이스리프트에 비유할 수 있는 것으로 달의 실제 나이를 가렸을 것입니다.

지구 및 행성 과학 교수인 니모는 "우리는 43억 5천만 년보다 오래된 달 암석은 없을 것으로 예측합니다. 왜냐하면 같은 재설정을 겪었을 것이기 때문입니다."라고 말했습니다. "이 가열 사건이 전 지구적이었기 때문에 달의 어느 곳에서도 그보다 훨씬 오래된 암석을 찾을 수 없을 것입니다."

우주의 축소판으로서의 달

달은 수천 년 동안 인류를 매료시켰고, 지난 몇 세기 동안 사람들은 달이 어떻게, 언제 형성되었는지 궁금해하기 시작했습니다. 우주인을 달에 보낸 이유 중 하나는 이 질문에 답하기 위해서였습니다. 달은 또한 더 먼 물체를 이해하는 데 빛나는 발판 역할을 합니다. 하지만 달의 나이를 확실히 알 수 없다면, 달 너머의 어떤 것의 정확한 나이를 어떻게 확신할 수 있을까요?

달은 지구 초기와 화성 크기의 원시 행성의 충돌로 탄생한 것으로 여겨집니다. 이는 지구 역사상 마지막 거대한 충돌이었습니다. 이 사건의 타이밍은 충돌 후 존재했던 달 마그마 바다에서 결정화된 것으로 추정되는 달 암석 샘플의 연대를 측정하여 추정했으며, 달의 나이는 약 43억 5천만 년으로 추정됩니다.

그러나 이 연대 측정은 열 모형 및 달 표면의 몇몇 지르콘 광물 연대 등 다른 증거와의 여러 불일치를 설명하지 못하는데, 이를 통해 달의 나이가 최대 45억 1천만 년에 달할 수 있다는 주장이 제기됩니다.

니모와 그의 동료들은 달의 궤도 변화로 인한 재융해 현상이 약 43억 5천만 년 된 암석(미국 아폴로 임무 등에서 수집한 암석 등)이 자주 발생하는 이유를 설명할 수 있다고 가설을 세웠으며, 이는 달 마그마 바다가 처음으로 응고된 사건이 ​​아니었습니다.

저자들은 논문에서 모델링을 사용해 달이 약 43억 5천만 년 전에 이러한 재융해를 일으킬 만큼 충분한 조석 가열을 겪었을 수 있으며, 이로 인해 이러한 달 표본의 명백한 형성 연대가 "재설정"될 수 있음을 보여주었습니다.

오해의 소지가 있는 마그마 마스크

조석 가열은 두 천체 사이의 중력이 내부 마찰을 일으켜 강렬한 가열을 유발하는 과정입니다. 달의 경우, 이 효과는 지구에 가까웠던 초기 역사에서 더 두드러졌을 가능성이 큽니다. 최신 모델에 따르면, 초기 몇 년 동안 특정 기간 동안 달의 궤도가 불안정하여 지구에서 강렬한 조석력을 경험했을 것이고, 이는 상당한 가열 사건으로 이어져 달의 지질을 극적으로 변화시켰을 것입니다.

연구팀은 달에서 일어나는 이 가상의 가열 사건과 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 천체로 알려진 목성의 위성 이오에서 관찰되는 현재 화산 활동 사이에 유사점을 그립니다. 이오의 화산 활동은 달의 초기 역사를 특징짓는 것과 유사한 조석력에 의해 주도되며, 광범위한 화산 활동과 분출로 인해 표면이 끊임없이 재형성됩니다.

연구자들은 또한 달의 재용융이 초기 폭격으로 인해 예상보다 적은 달 충돌 분지가 있는 이유를 설명할 수 있다고 말하는데, 이는 가열 사건 동안 지워졌을 것이기 때문입니다. 저자들은 이 설명이 달의 형성이 이전 연대 추정치의 상한인 44억 3천만 년에서 45억 3천만 년 전에 일어났음을 시사한다고 가정합니다.

니모는 다음 단계의 연구에는 조석 가열이 달의 지질 시계를 어떻게 재설정했는지에 대한 이해를 개선하는 더 복잡한 시뮬레이션이 포함될 것이라고 말했습니다. 이는 미래 미션에서 얻은 추가 달 샘플과 함께 달의 실제 나이에 대한 더 많은 정보를 제공할 것입니다.

그래서 중국의 창어 6호 임무가 최근 달 샘플을 반환한 데 흥분이 감돌고 있습니다. 달의 뒷면에서 수집한 이 샘플은 달의 역사를 형성한 과정을 이해하는 데 귀중한 데이터를 제공할 것입니다. 연구자들은 특히 이 새로운 샘플이 조석 가열로 인한 지구적 재설정 사건이라는 생각을 뒷받침하는지 알아보고 싶어합니다.

Nimmo의 팀은 또한 조석 가열이 달의 지질에 미치는 영향을 더 자세히 탐구하기 위해 더 자세한 모델링을 구상하고 있습니다. 초기 모델은 유망하지만 이러한 가열 사건의 범위를 완전히 이해하려면 더 복잡하고 현실적인 시뮬레이션이 필요할 것입니다.

달 연구의 새로운 시대

이 논문은 달의 과거에 대한 새로운 관점을 제공할 뿐만 아니라 달의 형성과 진화에 대한 보다 미묘한 조사의 문을 열어줍니다. 지구화학과 시뮬레이션 모델링의 상호 작용은 과학자들이 달 역사의 틈을 메우는 데 도움이 되며, 조석 가열은 달의 지질학적 특징을 이해하는 데 중요한 메커니즘으로 부상하고 있습니다.

"더 많은 데이터가 제공됨에 따라, 특히 진행 중인 달 탐사와 미래의 달 탐사에서, 달의 과거에 대한 이해는 계속 진화할 것입니다." 니모가 말했습니다. "저희의 발견이 더 많은 논의와 탐구를 촉발하여 궁극적으로 우리 태양계의 더 광범위한 역사에서 달의 위치에 대한 더 명확한 그림을 그릴 수 있기를 바랍니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241218131303.htm