달의 나이 알고 보니 4000만살이나 더 많네 [달콤한 사이언스]

인류 역사상 마지막 달에 착륙한 미국 항공우주국의 아폴로 17의 우주인 해리슨 슈미트가 달의 먼지, 운석을 채취하고 있는 모습. 슈미트는 최초의 과학자 출신의 우주인이다. 이번 연구팀은 슈미트가 가져온 달 채취 표본을 이용해 달의 나이를 새로 정확하게 밝혀냈다. 미국항공우주국(NASA) 제공

태양계 세 번째 행성 지구의 유일한 위성 ‘달’은 인류의 탄생과 함께 신비의 대상이었다. 1969년 인류가 처음 달에 발을 내디딘 이후 달은 신화와 전설의 영역에서 과학의 대상이 됐지만 여전히 비밀에 싸여 있다.

달은 화성 크기의 원시행성이 지구와 부딪치며 파괴되면서 튀어나온 파편들이 뭉쳐져 형성된 것으로 알려졌다. 이 때문에 달의 정확한 나이는 여전히 파악되지 않고 있다. 과학자들이 다양한 방법으로 달의 나이를 추정하고 있지만 들쭉날쭉하다.

이런 상황에서 최근 인류가 달에서 가져온 운석 결정을 정밀 분석한 결과 달이 그동안 생각했던 것보다 4000만 년 더 오래됐다는 연구 결과가 나왔다.

영국 글래스고대, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA), 노스웨스턴대, 시카고 필즈박물관, 시카고대 공동 연구팀은 달의 마그마 바다가 식은 후 생긴 결정을 분석한 결과 달은 최소한 44억 6000만 년 전에 형성됐다고 밝혔다. 이는 지금까지 알려진 달 생성 시점보다 약 4000만년 더 오래된 것이다. 이번 연구 결과는 지질학 분야 국제학술지 ‘지오케미컬 퍼스펙티브 레터스’(Geochemical Perspectives Letters) 10월 23일자에 실렸다.

연구팀은 1972년 미국 아폴로 17호가 마지막 달 탐사 임무에서 가져온 달 운석과 먼지 시료를 정밀 분석했다. 마그마 바다가 식은 뒤 형성된 지르콘 결정에 주목했다. 지르콘 결정 내 우라늄과 납의 동위원소 비율을 살펴보기 위해서다.

달의 운석 결정 속에 있는 지르콘 조각을 현미경으로 확대한 모습. 영국 글래스고대 제공

이를 위해 연구팀은 집속 이온 빔 현미경을 이용해 결정의 원자를 미세하게 증발시킨 뒤 질량 분석기로 성분과 연대를 측정하는 원자 탐사 단층 촬영법을 활용했다. 이전에도 달의 연대 측정이 있었지만 원자 탐사 단층 촬영법으로 연대측정은 이번 연구가 처음이다.

지르콘 결정 내 동위원소들의 비율을 분석한 결과 결정 형성 시기는 약 44억 6000만년 전으로 나타났다.

연구를 이끈 필립 헥 시카고대 교수는 “이번 연구로 달의 연대측정이 더 정확해질 것으로 기대한다”라면서 “달은 지구에서 아직 풀리지 않은 문제들의 답을 제시해줄 수 있는 힌트인 만큼 이번 연구로 지구의 역사를 더 정확히 알 수 있게 될 것”이라고 말했다.

유용하 기자