“달도 만 나이였나, 4000만살 더 먹었네”···기존가설 뒤집는 연구결과 나왔다

美·英 연구팀 ‘달에서 가져온 입자’ 분석
특정원소 방사성 붕괴로 나이 측정해보니
44억2000만년→44억 6000만년 결과나와

달은 화성 크기의 거대한 원시행성(테이아)이 지구와 충돌하며 떨어져 나온 파편들이 뭉쳐져 형성된 것으로 분석된다. [사진=미국항공우주국(NASA)

달의 나이가 기존에 예상됐던 것보다 약 4000만 년 더 많다는 분석이 나왔다. 최소 44억 6000만 년의 나이를 먹었을 것이란 분석이다.

필립 헥 미국 시카고대 지구물리학과 연구원과 제니카 그리어 영국 글래스고대 지구과학과 연구원 공동연구팀은 이 같은 분석 결과를 국제학술지 ‘지오케미컬 퍼스펙티브 레터스’에 23일(현지시간) 공개했다.

달은 화성 크기의 거대한 원시행성(테이아)이 지구와 충돌하며 떨어져 나온 파편들이 뭉쳐져 형성된 것으로 분석된다. 태양계가 아직 젊고 지구가 성장하고 있었던 40여억년 전이다. 그러나 이는 추정에 머물 뿐 정확한 달의 형성 시기는 아직 베일에 싸여져 있다.

연구팀은 정확한 달의 형성 시기를 알아내기 위해 실제 달의 입자를 분석했다. 1972년 미국항공우주국(NASA)의 유인 달 탐사 때 아폴로 17호 우주비행사들이 가져온 달 입자 샘플을 분석했다. 이 입자들은 달의 마그마 바다가 식은 후 생긴 입자들이다. 연구팀은 “원시행성이 지구에 충돌했을 때 암석이 모두 녹아 마그마가 됐고, 이 마그마가 굳어 달 표면이 됐다”며 “달 표면의 입자들이 마그마 바다가 식은 후 형성이 됐다는 의미”라고 설명했다.

연구팀은 입자 샘플에 자외선(UV) 레이저를 쏴 원자들을 증발시켰다. 그런 다음 증발한 원자들을 질량분석기로 분석해 구성 원자들을 파악했다. 여러 원자들 중 주목한 것은 ‘지르콘 결정’이다. 지르콘 결정 내부 원자 중 얼마나 많은 원자가 방사성 붕괴를 겪었는지 분석했다. 방사성 붕괴 정도를 따지면 해당 샘플이 얼마나 오래된 것인지 밝힐 수 있다.

그 결과 지르콘 결정 형성 시기가 약 44억 6000만년 전으로 나타났다. 기존에 예측해왔던 달 생성 시점인 약 44억 2000만년 전보다 4000만 년 더 빠른 것이다. 연구팀은 “달 나이를 추정하는데 원자들을 활용한 것은 이번이 처음”이라며 “이번 연구로 달 나이 측정이 더 정확해질 것”이라고 밝혔다.

달의 운석 결정 속에 있는 지르콘 조각을 현미경으로 확대했다. [사진=영국 글래스고대]