달의 '두 얼굴'…뒷면서 장기간 화산 폭발 흔적

달 뒷면. NASA 제공.

수십억 년 전 달의 반대편에서는 오랜 시간 동안 화산 폭발이 일어난 것으로 확인됐다. 최대 42억 년 된 현무암 파편이 발견됐다. 

중국과학원 지질·지구물리학연구소 연구팀과 광저우 지구화학연구소 연구팀은 달의 반대편에서 창어 6호가 수집해온 샘플을 분석한 연구 결과를 각각 국제학술지 ‘네이처’와 ‘사이언스’에 15일 발표했다. 중국 달 탐사선인 창어 6호는 인류 최초로 달 뒷면에서 토양 샘플을 채취했다. 

달은 자전주기와 공전주기가 같아 지구에서는 항상 같은 면만 볼 수 있다. 지구에서 보이는 면이 앞면, 반대편이 뒷면이다. 1959년 러시아(당시 소련) 우주선인 루나 3호가 처음 달 뒷면을 포착했다. 그 이후 미국 항공우주국(NASA) 등을 통해 달 뒷면을 고품질의 이미지로 확인할 수 있게 됐다. 

지난 6월에는 창어 6호가 달 뒷면에 무사히 착륙해 표본을 채취했고 지구로 귀환했다. 창어 6호는 총 1.9kg에 달하는 달 토양을 가져왔다. 두 연구팀은 이 샘플에 포함된 화산암을 분석했다.  

연구팀은 방사성 연대 측정법을 이용해 달 뒷면에서 가져온 현무암 108개의 연대를 측정했다. 그 결과 대부분의 파편은 28억년 전 형성됐고 한 조각은 42억년 전 만들어졌다는 점이 확인됐다. 

두 연구팀의 분석 결과를 종합하면 달의 뒷면에서는 14억년간 화산 폭발이 있었던 것으로 나타났다. 연구팀은 “달이 왜 그렇게 오랫동안 폭발을 일으켰는지는 아직 알 수 없다”며 “달은 꽤 작은 천체이기 때문에 훨씬 빨리 식었어야 했다”고 말했다. 

달 앞면의 어두운 부분인 ‘달의 바다’는 현무암으로 이뤄져 있으며 앞면의 30% 이상을 차지한다. 뒷면은 이 같은 현무암 지형이 2% 미만이다. 이번 연구에서는 달 뒷면에서 28억년 전 형성된 현무암은 칼륨(K), 희토류 원소(REE), 인(P)을 칭하는 ‘KREEP’가 풍부하지 않다는 점이 확인됐다. KREEP를 다량 함유한 달의 앞면과는 구성성분에 있어 차이가 있다는 분석이다. 

두 연구팀은 우리가 매일 마주하는 달의 앞쪽과 반대쪽이 상당한 차이를 보인다고 밝혔다. 연구팀은 “달의 앞면과 뒷면이 현무암 분포, 화학적 구성성분, 지형 등에서 비대칭성을 보이는 부분에 대한 연구가 필요하다”며 “창어 6호가 수집한 샘플이 탐구 과정에 통찰력을 제시할 것”이라고 말했다. 

<참고 자료>
doi.org/10.1038/s41586-024-08382-0
doi.org/10.1126/science.adt1093

[문세영 기자 moon09@donga.com]