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"달은 두 차례 충돌 결과물"…달 형성 표준모델 보완

연합뉴스 입력 09.27.2021 10:33 AM 수정 09.27.2021 03:01 PM 조회 474
1차 충돌로 속도 준 뒤 약 100만년 후 2차 충돌
원시 지구 충돌 천체 금성에 집적 방패 역할
달 크기의 천체가 수성 크기 행성에 정면충돌하는 상상도

[NASA/JPL-Caltech 제공/ 재판매 및 DB 금지]

지구의 유일한 위성인 달은 태양계 형성 초기인 약 44억년 전 화성 크기의 '테이아'라는 행성이 원시 지구와 충돌하면서 우주로 날아오른 물질이 모여 형성된 것으로 알려져 있다.

하지만 달을 만들었다는 이 충돌이 한 차례가 아니라 두 차례에 걸쳐 발생하며 완성됐다는 새로운 가설이 제기돼 관심을 끌고있다.

미국 애리조나대학교와 우주전문 매체 '스페이스닷컴' 등에 따르면 이 대학 '달·행성 실험실'(LPL)의 에릭 아스파우그 교수가 이끄는 연구팀은 1억년에 걸친 행성 궤도와 충돌 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 달 형성 표준모델의 한계를 보완한 연구 결과를 '행성과학저널'(The Planetary Science Journal)에 발표했다.

연구팀은 테이아가 원시 지구를 빠른 속도로 비스듬히 충돌하고 지나가면서 속도가 줄어들었으며, 약 100만년 뒤 다시 느린 속도로 충돌하며 달을 형성했다고 분석했다.

당구공이 다른 공에 부딪히거나 계단에서 아래로 떨어지는 공이 에너지를 뺏기며 속도가 줄어드는 것과 같은 원리로 설명했다.

이는 달 형성 표준모델이 안고 있는 문제점을 해결하는 것으로 연구팀은 밝혔다.

아스파우그 교수는 "달 형성 표준모델에서 (달이 형성되려면) 상대적으로 훨씬 더 느린 속도가 필요하며, 무엇보다 충돌하는 천체 구성 물질이 달의 주요 성분이 돼야 하는데 오히려 원시 지구와 화학적으로 동위원소가 일치하는 한계를 보여왔다"고 지적했다. 
 지구와 달
[NASA/JPL/USGS 제공/ 재판매 및 DB 금지]


그러면서 "두 차례의 충돌은 한 차례 충돌보다 물질을 더 잘 섞어줘 달과 지구의 화학적 동위원소 유사성을 설명해줄 수 있으며, 느린 2차 합체 충돌이 어떻게 이뤄지게 됐는지를 보여준다"고 했다.

연구팀은 태양계 내행성의 충돌을 다룬 별도 논문에서 원시 지구와 금성의 관계를 다루면서, 지구가 태양계 외곽에서 날아오는 천체에 1차로 부딪혀 속도를 줄여주는 방패 역할을 하면서 원시 금성에 외곽물질이 집적하는 결과로 이어졌다고 분석했다.

연구팀은 외곽에서 날아온 천체는 원시 지구와 충돌하면서 속도가 줄고 금성과 충돌해 합체되는 빈도가 높은 것으로 나타났다면서 이런 현상은 태양계 안쪽의 더 강한 중력이 작용한 때문이라고 설명했다.

이는 쌍둥이 행성으로도 불리는 지구와 금성이 과학자들이 생각하는 것보다 구성 성분에서 더 큰 차이를 갖고 있을 수 있다는 점을 보여주는 것으로 지적됐다.

아스파우그 교수는 "지구는 금성보다 더 바깥쪽에 있어 외곽 물질을 더 많이 갖고있을 것이라고 생각할 수 있지만 실제로는 지구의 선봉 역할로 금성이 외곽물질을 더 많이 갖고있다"고 했다.
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