달의 생성, 달의 역사 : 달은 어떻게 태어났을까?

 

 

 

현재 우리와 함께 하고 있는 달, 달은 우리 역사에서 중요한 심볼simbol로서 자리를 차지해왔습니다. 이 달은 미적으로 정말 아름답기도 하고 , 또한 우리 지구에 기조력을 일으켜서 바다 생태계에도 영향을 미치는 등 실제로도 중요한 역할을 해주고 있는데요. 이 달은 언제, 어디서 생겨났을까요? 그리고 달은 참 신기하게도 공전주기와 지구의 자전주기가 맞아떨어져서 늘 상 앞면만을 지구에 비춰줍니다. 또한 정말 우연하게도, 달의 지름과 거리가 태양과 겹쳐졌을때 태양의 크기를 딱 가릴 정도로 맞추어져 있습니다. 이런 우연들로 인해서 어떤 음모론자는 달이 외계생명체가 만든 인공물이라고도 주장하기도 하죠. 저도 가끔은 그런 음모론에 흔들리기도 합니다. 과거에 우리 지구를 방문한 어떤 고지능 외계 생명체가, 우리 지구를 감시하기위해서 달을 만들었고 거기에는 외계인들의 기지가 있다고 말이죠!  농담이구요. 달은 정말 미스터리한 면이 많습니다. 그래서인지 달이 어떻게 만들어졌느냐에 대해서는 학자들 사이에서도 여러가 가설이 있습니다

 

 

달의 생성 가설

 

충돌설Giant Impact Hypothesis자이언트 임팩트설

현재 가장 유력하면서도 각광받고 있는 가설입니다. 바로 지구와 화성만한 천체의 충돌로 생긴 파편이 뭉쳐졌다는 설입니다. 이론에 따르면, 약 45~50억 년 전, 지구 주변을 도는 원시 태양계의 행성형성 초기 단계에서, 지구 궤도 주변에 있는 천체가 지구와 충돌하여 달을 형성했다고 합니다. 이 충돌로 지구의 표면에 대량의 먼지와 바위가 뿌려져서 달이 형성되었다는 것입니다.

 

근거

1. 달의 구조:

• 달 표면과 지구 표면의 화학적 조성이 유사합니다. 이는 두 천체가 같은 원시 물질에서 형성되었을 가능성을 시사합니다.

2. 지구 표면의 대규모 충돌 흔적:

• 지구 표면에는 달의 형성에 필요한 충돌로 인한 흔적들이 발견됩니다. 이 흔적들은 크레이터와 같은 지구 표면의 구조적 특징으로 나타납니다.

3. 달의 자전 속도:

• 달은 지구 주변을 도는 원주근도체이며, 자전 속도와 공전 궤도가 거의 일치합니다. 이는 달이 지구에 충돌하여 지구의 물질로 형성된 것을 시사합니다.

4. 달의 구조적 특징:

• 달 내부에는 큰 핵심과 얇은 지각을 가지고 있습니다. 이는 자이언트 임팩트로 인해 지구의 표면에서 달로 물질이 뿌려져 형성된 것으로 설명됩니다.

5. 컴퓨터 모델링:

• 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 자이언트 임팩트가 어떻게 달을 형성시키는지를 모델링했습니다. 이러한 모델링은 달의 형성에 대한 설명을 제공하고, 이론의 일관성을 높입니다.

정말 재밌지 않나요?

 

 

 

포획설 Capture Hypothesis

달은 원래 작은 행성으로 떠돌아다니고 있었는데 지구의 인력에 붙잡혀서 달이 되었다는 설입니다. 그러나 1960년대 말 아폴로 계획을 통해 우주비행사들이 달에서 가져온 월석(달의 돌)이 지구와 구성요소가 비슷하다는 것이 밝혀지면서 설득력을 잃게 되었습니다. 

보통 많은 위성이 행성의 인력에 붙잡혀 위성이 되기에 과거엔 포획설이 유력했습니다. 그러나 이에는 큰 문제점이 있었는데 달 크기의 천체가 지구에 운동 에너지를 잃고 공전하기 위해서는 달의 운동 에너지를 가져갈 제 3의 천체가 있어야 하며, 달의 크기가 행성급이므로 이 세번째 천체도 커다란 크기를 가지고 있어야 하기 때문에 결국 지구와 달, 제 3의 천체가 같은 위치, 같은 시간에 만나야 하며 이런 일이 일어날 확률은 매우 적습니다. 

 

 

 

 

독립형 편선 가설 (Fission Hypothesis):

이 가설에 따르면, 약 45~50억 년 전, 지구의 초기 형성 단계에서 지구는 자전 축이 달과 비슷하게 빠른 속도로 회전했다고 가정합니다. 이 때 지구의 풍부한 플라즈마 중심이 떨어져 달을 형성했다는 것입니다.

 

 

 

 

 

두 번째 태양 가설 (Second Sun Hypothesis):

이 가설은 일반적으로 과학적으로 받아들여지지 않지만, 몇몇 전통적인 우주론에서 언급되고 있습니다. 이론에 따르면, 달은 또 다른 태양이 우리 태양과 함께 태어났을 때 우주 공간에서 태양 사이에 끼여서 형성되었다고 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

대충돌설에 따르면 달은 44억년 전에 처음 생성되었다고 합니다. 그런데 이 당시엔 현재 우리가 보고 있는 큰 달 뿐 아니라 조그마한 다른 달이 하나 더 있었다고 합니다. 그러나 7천만년 후 서로 충돌하여 하나가 되었고 이로 인해 달 뒷면의 지각 두가 앞면에 비해 훨씬 두꺼워졌다고 합니다. 달의 앞면은 20km이고 뒷면은 80km이라고 하죠. 이 학설의 증거 중 하나는 달의 뒷면에 다량으로 존재하는 KREEP(K:칼륨,REE:지구유래희귀원소, P:인)이 달 뒷면에 많이 쌓여있는데요. 큰 달과 작은달이 충돌하며 다량의 KREEP가달 뒷면에 쌓인 것입니다. 작은 달은 지름은 대략 1200km미만, 질량은 최대 현재의 달의 4% 정도였고 핵은 없거나 매우 작고 현재 달과는 측면으로 45도 정도 각도에 규산염에서 음속보다 느린 2~3km/s 의 속도로 천천히 충돌했다고 합니다. 이는 달을 파괴하거나 뒷면에 거대한 충돌구를 남긴것이 아니라 쌓이게 만들었다고 합니다. 39억년전에는 소행성이 떨어진것으로 알려져 있습니다.

 

달의 크기

현재 달과 지구의 평균 거리는 약 38만 5천 km입니다. 그러나 과거엔 자전속도가 지금의 3~4배에 달할정도로 빨랐고 달은 지금보다 10만 km 이상 가까웠다고 합니다. 그러나 지금은 멀어지고, 또 더 멀어질 예정입니다. 달에 설치된 레이저 반사경으로 측정한 결과 1년에 약 3.8cm씩 멀어지고 있다고 합니다. 대충돌설의 시뮬레이션에 따르면 달이 막 형성됬을때 지구와 달의 거리는 지구 반지름의 약 3~5배였다고 합니다. 거기에 태양계의 왜행성들은 전부 달보다 크기나 질량이 훨씬 작습니다. 이 점은 달이 일반적이지 않은 방식으로 생성되었다는 것을 뜻하며 충돌설을 지지하는 또 다른 증거입니다. 달의 질량은 태양계에서 해왕성의위성인 트리톤 이하 모든 위성의 질량을 합친 것보다 더 큽니다. 또한 태양계의 위성 중 자체적인 크기와 모행성과의 거리를 감안했을때 모행성에서 보이는 크기가 두번째로 큽니다. 첫번째는 가스형행성인 목성의 위성인 이오입니다. 목성은 엄청나가 커다란 행성이죠.

지구와 달의 질량차는 81:1이지만 지름은 3.5:1로 무게에 비해 크기가 큰데 이또한 충돌발생설을 뒷받침하는 큰 근거입니다. 충돌시 내핵과 외핵과 같은 무거운 부분은 그대로 지구에 삼켜지고 상대적으로 가벼운 지각이나 맨틀은 튀어나가 달이 형성되었다는 것입니다. 달의 형성은 지구의 재형성보다 늦어서 지구의 강력한 중력 영향을 받아 처음부터 상대적으로 무거운 암석의 마그마가 조석고정되어 지구방향으로 몰려 지구와 마주보는 방향에 달의 바다가 많아지는 현상을 일으켰다고 합니다.