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하늘을 날으는 천문대 SOFIA, 달 표면에서 물의 존재 확인

NASA의 적외선 성층권 관측소 (SOFIA)는 달의 표면중 햇볕에 쬐인 부분에서 물을 처음으로 확인했습니다. 이 발견은 물이 차갑고 그림자가 있는 장소에 국한되지 않고 달 표면에 분포 할 수 있다는것을 나타냅니다.

SOFIA는 달의 남반구에 위치한 지구에서 볼 수있는 가장 큰 분화구 중 하나인 Clavius ​​Crater에서 물 분자 (H2O)를 감지했습니다. 

이 전에 달의 표면에 대한 관측에서 어떤 형태의 수소가 발견된적은 있었지만 그것이 정확하게 물인지 아니면 물과 가까운 화학적 물질인 하이드록실 (OH)인지 구별할 수 없었습니다. 

SOFIA가 감지한 위치의 데이터는 달 표면에 퍼져있는 1㎥의 토양에 갇혀있는 100 ~ 412ppm 농도의 물 (약 350ml에 해당)을 나타냅니다. 

지상 12km이상에서 우주를 관측할 수 있게 보잉 747를 개조해 만든 SOFIA

SOFIA의 후방 동체에 대형 적외선 망원경이 설치되어 있다

SOFIA는 보잉747를 개조한 날아다니는 천문대로 대기가 희박한 12km 이상의 상공에서 관측을 하기때문에 대기로 인한 간섭현상을 지상의 망원경보다 훨씬 적게 받아서 보다 선명한 이미지와 정확한 관측이 가능합니다.

SOFIA는 비행 중 열릴 수 있는 후방 동체에 대형 적외선 망원경이 설치되어 있으며 일반적으로 사용되는 2.5m 반사 망원경을 사용합니다 .이 망원경은 직경이 2.7m인 특 대형 주 거울을 가지고 있습니다.

관측을 위해 망원경이 있는 후방 동체 문을 열게 되면 고속 난류에 노출되고 또한 항공기의 진동과 움직임으로 인해 관찰이 어려워집니다. 

그렇기 때문에 망원경의 마운트에는 기기를 진동으로부터 격리하기 위해 가압 오일의 베어링 시스템이 포함되어 있고 관측지점의 추적은 자이로 스코프, 고속 카메라 및 자기 토크 모터 시스템을 통해 이루어지며 기류 및 항공기 엔진의 진동을 포함한 움직임을 보정합니다.

NASA의 천체 물리학 부서 책임자인 Paul Hertz는 "우리가 알고있는 친숙한 물인 H2O가 달의 햇볕이 비치는쪽에 존재할 수 있다는 징후가 있었고 그것이 확인되었습니다. 이 발견은 달 표면에 대한 우리의 이해를 어렵게 만들고 깊은 우주 탐사와 관련하여 흥미로운 질문을 제기합니다." 라고 말했습니다.

이번 SOFIA가 달 표면에서 감지한 물의 양을 좀더 쉽게 비교한다면 이것은 사하라 사막에 존재하는 물의 양이 달 표면에서 발견된 물의 양 보다 100배 많은 물을 가지고 있습니다. 

쉽게 말해 아주 아주 적은 양의 물이라는 것입니다. 하지만 적은 양에도 불구하고 이 발견은 물이 어떻게 생성되고 가혹하고 공기가 없는 환경에서 달 표면에 물이 어떻게 존재할 수 있는지에 대한 새로운 질문을 과학계에 던진 것입니다.

우주의 관점에서 보면 물은 아주 흔할 수도 있지만 현재까지 액체 상태로 존재하는 것을 발견하기가 힘들며, 우리가 알고있는 생명의 핵심 요소이고 소중한 자원입니다.

1969년 아폴로 프로그램으로 우주 비행사가 달에서 처음으로 발을 내딛은 이후, 달은 물이 존재하지 않고 완전히 매말라 있다고 생각되어 왔습니다.

지난 20년동안 달에 대한 연구와 탐사는 계속 되어 왔는데 달의 극 주위에 영구적으로 그림자가 있는 분화구에서 얼음의 존재를 확인했습니다. 

그 외에도 여러 탐사선과 지상에 있는 적외선 망원경으로 달 표면을 넓게 살펴 보았고 더 밝은 지역에서 부분적으로 증거를 발견했습니다. 그러나 이런 탐사에도 불구하고 그동안에는 그것이 완전한 물인지 아니면 물과 화학적으로 유사한것인지 명확히 구별 할 수 없었습니다.

아폴로 프로그램 이후 달에 인간을 보내는 두번째 프로그램인 Artemis 프로그램에 따라 2024년에 여성과 남성을 달 표면에 보내게 되는데 이 프로그램으로  달에 대한 보다 많고 명확한 과학적 정보를 얻을수 있을것으로 보입니다.