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 달 극지방의 얼음, 고대 화산 폭발로 인해 생겼을 가능성 연구 보고 

달에서 20억 년 간의 화산 폭발로 인해 수증기가 포함된 많은 수명이 짧은 대기가 생성되었을 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다. 그 증기는 대기를 통해 극지방으로 이동했고 극지방에서 얼음으로 침전되었을 수 있다고 연구자들은 5월 행성 과학 저널(May Planetary Science Journal)에 보고했습니다.

슈뢰딩거 분화구(아래 그림)는 달의 남극 근처에 있는데 이곳의 얼음은 고대 화산 폭발에 의해 방출된 수증기로 달의 두 곳의 극쪽에 도착했을 수 있다는 연구 보고입니다.

2009년에 달에 얼음의 존재가 확인된 이후 과학자들은 소행성, 혜성 또는 태양풍에 의해 운반되는 전하를 띤 원자를 포함하여 달에 물이 있을 수 있는 기원에 대해 여러 방면으로 연구와 토론을 해왔으며 최근 대략 40억년에서 20억년 전에 화산 폭발의 발진으로 인해 증기가 내뿜으면서 달 자체에서 물이 생겨났을 가능성이 있다고 합니다.

콜로라도 볼더 대학(University of Colorado Boulder)의 행성 과학자인 앤드류 윌코스키(Andrew Wilcoski)는 "물과 같은 휘발성 물질이 어떻게 그곳까지 도달했는지는 정말 흥미로운 질문입니다. 우리느 아직까지 얼마만큼의 물이 있고 정확히 어느 위치에 있는지 잘 알지 못합니다." 라고 말했습니다.

Wilcoski와 그의 동료들은 달에 존재하는 얼음의 생성 원인들 중에서 화산 활동으로 인한 가능성을 다루는 것으로 시작하기로 결정했습니다. 달 화산 활동의 전성기에는 약 22,000년에 한 번꼴로 분출이 발생했습니다. 고대 달 마그마 샘플을 기반으로 하여 H2O(물)가 화산 분출 가스의 약 3분의 1을 구성한다고 가정하면 연구자들은 이 분출이 총 20조kg 이상의 수증기를 방출했다고 계산했습니다.

이 증기의 일부는 햇빛이 물 분자를 분해하거나 태양풍이 분자를 달에서 날려 버리면서 우주로 손실되었을 것으로 여겨지며 그 일부가 극지방에 얼음처럼 표면에 달라붙었을 수 있습니다.

하지만 이런 결과를 가져 오려면 수증기가 얼음으로 응축되는 속도가 증기가 달을 빠져나가는 속도보다 빨라야 했는데 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 이러한 비율을 계산하고 비교했습니다. 시뮬레이션은 표면 온도, 가스 압력 및 단순한 서리로의 일부 증기 손실과 같은 요인을 설명했습니다.

그 결과 총 분출된 수증기의 약 40%가 얼음으로 축적되었을 수 있으며 대부분의 얼음이 극지방에 있다는 것을 발견했습니다. 수십억 년 동안 그 얼음 중 일부는 증기로 다시 전환되어 우주로 날아갔을 것이라고 하며, 남아 있는 얼음의 양과 분포를 예측해본 결과 그 양은 적지 않다고 합니다.

극지방에 얼음으로 퇴적된 수승기의 양은 가장 두꺼운 지점에서 수백미터에 달할 수 있으며 남극은 북극보다 약 2배 더 차가운 것을 감안하면 상당히 많은 얼음이 있을것이라고 합니다. 

달의 얼음

 

컴퓨터 시뮬레이션의 이러한 결과는 40억년에서 20억년 전 화산 폭발 이후의 잠재적인 현재 분포와 달의 극지방 얼음 두께를 보여줍니다. 남극(왼쪽)은 북극(오른쪽)보다 콜드 트랩이 더 많기 때문에 더 많은 얼음을 보유하고 있습니다. 점선은 경도와 위도를 나타냅니다.

 

 

달의 극지방에 얼음이 쌓일 가능성

 

콜로라도 볼더 대학(University of Colorado Boulder)의 행성 과학자인 마가렛 랜디스(Margaret Landis)는 "달의 극지방에는 명왕성만큼 추운 곳이 있습니다." 라고 말했습니다.

또한 연구팀은 화산으로 인해 극지방으로 이동하는 수증기는 대기의 존재에 따라 달라질 수 있으며 대기 중 이동 시스템은 물 분자가 달 주위를 이동할 수 있게 하는 동시에 우주로 탈출하는 것을 더 어렵게 만들 것이라고 하며, 새로운 계산에 따르면 각각의 분출은 새로운 대기를 촉발시켰으며, 그 대기는 약 2,500년 동안 달에 머물다가 사라졌다고 합니다.

만약 달의 얼음이 화산에서 수증기로 방출되었다면 달에 쌓여 있는 얼음은 마치 화석처럼 달의 아주 예전의 대기성분을 간직하고 있을 것으로 여겨집니다. 예를 들어, 극지방 얼음의 유황은 그것이 소행성이 아니라 화산에서 왔다는 것을 나타냅니다. 미래의 달 탐사선은 얼음의 기원을 확인할 수 있는 얼음 코어를 시추할 계획이라고 합니다.

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