Albireo's Hack the Dot

다소 음산한 듯 하면서도 육감적인 달빛은 지난 수천년동안 모든 인류를 매혹시켜왔습니다. 그냥 맨 눈으로 올려다 봐도 달표면에서 밝은 부분과 그 사이사이로 이보다 약간 어두운 부분이 뒤섞여 있는 모양을 쉽게 발견할 수 있습니다. 그 가운데 밝은 부분은 Terra라 불리우는 달의 고원 지대이고 어두운 부분은 Mare, 혹은 <바다>라고 불리우는 넓은 평원 지대입니다.

달에 물이 있느냐고 물어보면 어린 아이조차도 말도 안되는 소리라고 하지만, 막상 달의 <바다>란 단어를 들었을때 그곳에 대양이 실제로 존재하느냐고 진지하게 되물어보는 사람은 여러 명 보았습니다.

17세기 중엽 갈릴레오는 그의 작은 망원경을 달로 향한 다음 그곳에서 수많은 곰보자국, 크레이터들을 발견하고 지구 이외의 천체에도 산과 계곡이 있다는 사실에 흥분하였습니다.

달은 지구와 가장 가까운 천체이기 때문에 우주 탐사 시대 이전에도 이미 상당히 많은 지식들이 알려져 있었지만, 아직도 여전히 적지 않은 베일에 가려져있습니다. 우리가 달을 연구하면서 얻은 지식들은 수성과 같은 다른 지구형 행성을 이해하는데 많은 도움을 주었습니다.

1969년 7월 20일, 닐 암스트롱은 달 표면을 산책한 첫번째 인류로 기록되었습니다. 그는 당시 동료인 에드윈 앨드린과 함께 아폴로 11호 달 탐사 임무를 수행 중이었습니다. 그들은 태어나서 처음으로 대기가 전혀 없는 상황을 경험했습니다. 소리를 전달해 주는 공기가 없기 때문에 바로 눈앞에 서있는 동료에게 아무리 큰 소리로 고함을 질러대도 소용이 없었습니다. 대신 그들은 전파를 이용해 대화했습니다. 대기가 전혀 없는 상태에서는 빛이 분산되지 못하므로 하늘은 온통 검정색이었습니다. 두꺼운 우주복으로 둘러싸인 그들은 마치 뚱보처럼 뒤뚱뒤뚱 걸으면서 달과 지구와의 중력 차이를 실감했습니다. 달의 중력은 지구의 6분의 1에 불과하기 때문에 예를 들어 몸무게가 82kg인 사람은 달에서는 겨우 14kg밖에 나가지 않습니다.

달은 지구와 384403km 떨어져 있고 지름은 약 3476km입니다. 특이할만한 것은 자전하는데 걸리는 시간과 지구를 한바퀴 도는데 걸리는 시간이 27일 7시간 43분으로 정확하게 똑같다는 점입니다. 이렇게 자전주기와 공전주기가 똑같은 이유는 달의 내부에 질량이 불균등하게 분포되어있어서, 지구의 중력이 달의 한쪽 반구만을 단단히 붙들고 있기 때문입니다. 결국 우리는 항상 달의 같은 면만을 보게 됩니다. 달의 칭동 현상은 이미 17세기 중엽에 알려졌습니다. 이것은 일정한 주기를 두고 달이 진동하는 현상으로, 태양 주위를 도는 지구의 공전 궤도가 타원형을 그리고 있기 때문에 지구와 동행하는 달에 미치는 태양의 중력도 바뀌면서 달을 상하 좌후로 뒤흔들기 때문에 일어납니다.

달의 칭동 현상

아폴로 탐사 계획 당시 달 내부의 지진 활동을 파악하기 위해 월면에 지진계가 설치되었습니다. 그 결과 달에는 거의 아무런 지각 활동도 일어나고 있지 않음이 밝혀졌습니다. 단지 달표면이 냉각됨에 따라 일어나는 미세한 진동이나, 지구와 태양의 조석력으로 인해 발생하는 흔들림, 혹은 가끔가다 있는 운석 충돌의 충격으로 인한 진동 현상 등이 약하게 감지될 뿐이었습니다. 과학자들은 지진계를 이용해서 월면의 지구 방향 표면의 지각 두께가 약 60 km라는 사실을 알아냈습니다.

결국 달의 지각은 전체 부피의 10%나 차지하고 있다는 결론이었으며, 이는 지구의 지각이 1%도 채 되지 않는다는 점과 큰 차이를 보였습니다. 달에는 지구의 것과 같은 철성분의 핵은 없는 것으로 밝혀졌습니다. 이와같이 아폴로의 지진계로부터 얻어진 값진 정보들은 달의 탄생과 진화의 수수께끼를 풀 수 있는 열쇠를 제공하였습니다. 달은 지금으로부터 46억년 전 막 태어난 지구가 거의 화성만한 크기의 천체와 충돌하면서 내뿜어진 물질들이 응축해서 형성된 것으로 추측되고 있습니다.

달은 태어난 직후 엄청난 양의 운석들과 충돌하면서 얼마 동안의 큰 시련의 세월을 보냈던 것 같습니다. 그 충격으로인해 월면의 지각은 서로 뒤섞이고 녹아흘렀으며 파묻히기도 하였습니다. 운석은 달에 파괴적인 충돌 에너지 뿐만 아니라 다양한 성분의 새로운 암석들을 제공해 주기도 하였습니다. 그 결과 달 탐사 과정 중 9개의 서로 다른 지역에서 수집된 암석들에서는 서로 다른 성분의 물질들이 검출되었습니다. 운석이 충돌한 자리는 달의 지각이 깊숙히 파이면서 그 내부 구조가 바깥으로 노출되었기 때문에 달의 지각 깊은 곳을 연구하는데 도움을 주었습니다.

달에는 대기와 물이 하나도 없기 때문에 풍화 작용 또한 전혀 일어나지 않으며 따라서 암석들은 태고적 모습을 그대로 유지하고 있습니다. 지구에서는 발견되지 않는 무려 40억년 이상된 암석도 쉽게 찾아볼 수 있기 때문에 태양계 초창기의 역사를 추리하는데 귀중한 자료가 되고 있습니다. 달에는 이따금씩 발생하는 운석 충돌과 이 충돌로 인한 표토의 생성 이외에는 그 어떤 지질 활동도 일어나고 있지 않기 때문에, 지질학적으로는 이미 <죽은 땅>으로 표현되고 있습니다. 달은 마치 태양계 생성 시절의 화석과도 같은 것입니다.

아폴로 계획과 루나 계획에 의해 모두 382kg의 월석과 토양이 지구로 운반되었으며, 이들을 연구함으로서 달의 표면을 이루는 세가지 주요한 구조물들, 표토, 달의 바다 Mare, 달의 고원 Terra ,의 비밀이 완전히 벗겨졌습니다. 달의 표토는 수많은 미세 운석들이 충돌하면서 표면의 바위들을 잘게 부수어 만들어진 토양입니다. 여기에는 미네랄 알갱이들과 부서진 암석 조각들이 뒤섞여있습니다. 표토는 달표면 전반에 걸쳐 넓게 존재하지만, 깊은 크레이터의 측벽이나 계곡의 벽 등지에서는 존재하지 않습니다. 달의 바다에도 2내지 8m 정도 두께로 표토가 싸여있으며 고원에는 무려 15m 이상의 두께로 싸여있습니다. 이와같이 달의 표토는 그 지역이 얼마나 오랫동안 운석의 공격을 받아왔는가에 따라서 그 양의 차이를 보이고 있습니다.

달의 <바다, Mare>는 비교적 어둡고 크레이터 수도 적은 지역으로, 전체 월면의 약 16%를 차지하고 있습니다. 크레이터의 수가 적다는 것은 그만큼 생긴지 얼마 되지 않았기 때문에 운석에 노출된 시간도 짧았다는 것을 의미합니다. 달의 바다는 대부분 지구를 향한 쪽의 표면에 몰려 있는데 이것은 달의 무게 중심이 2km 정도 지구 쪽으로 쏠리면서 지구 방향의 지각층이 눌려져 얇아졌기 때문입니다.

달 내부의 용암은 이렇게 얇아진 지구 방향의 지각을 쉽게 뚫을 수 있었고, 흘러나온 용암층은 운석 충돌로 생긴 거대한 분지를 메우면서 넓고 평평한 <바다>를 형성하였습니다. 바다를 구성하는 암석은 제주도의 바위처럼 대부분 용암이 굳어 만들어진 현무암들이며, 지금으로부터 38억년에서 31억년전 사이에 만들어졌을 것으로 생각됩니다. 한편 일부 지역에서는 용암이 비교적 최근에 형성된 크레이터를 메우고 있는 형태를 보이기도 하는데 이 경우 형성 시기가 약 1억년 전으로 추정되었습니다. 달의 <바다>의 두께는 수백미터 정도 되며 여기에 종종 강력한 운석 충돌이 일어나면서 단층과 비슷한 함몰 구조가 생기기도 합니다.

<바다>보다 밝고 크레이터 수도 많은 고원 지역을 Terra라고 부릅니다. 고원의 수많은 크레이터들과 충돌 분지들은 이 지역이 매우 오랫동안 운석에 노출되어 있었고, 따라서 생성된 나이도 바다보다 훨씬 오래된다는 사실을 암시하고 있습니다. 고원 지대를 이루는 주된 암석은 대부분 칼슘이나 알루미늄과 같은 미네랄을 다량 함유한 사장석 계통이며 여기에는 운석 충돌로 생긴 쇄설물들도 많이 섞여 있습니다. 일부 지역에서는 운석 충돌시의 강력한 압력으로 암석이 녹아서 만들어진, 입자가 고운 결정체들로 구성된 특징적인 암석들도 발견되었니다. 대부분의 고원 지대는 지금으로부터 40억년에서 38억년 전에 생성되었습니다. 이때는 태양계 안에 운석들이 지금보다 훨씬 많을 때였습니다.