달에 ‘축구장 2개 크기’ 구덩이 생겨…132년 만에 한 번 생길 희귀 사례

곽노필의 미래창
2024년 아파트 6층 크기 소행성 충돌한 듯
최대 깊이 43m…분출물 100㎞까지 퍼져

미국항공우주국 연구진이 달 표면에서 지름 200m가 넘는 대형 충돌구가 새로 생긴 것을 발견했다. 나사는 100년에 한 번 생길 만한 희귀한 사례라고 밝혔다. 사진에 담긴 지역은 폭 1.2km다. 미국항공우주국 제공

2025년 10월24일, 미국 우주기업 인튜이티브 머신스의 연구원 로버트 와그너는 평소처럼 달 지도를 훑고 있었다. 미국항공우주국(나사)의 달정찰궤도선(LRO) 관측 데이터를 분석하는 영상처리 전문가인 그가 이날 할 일은 데이터 품질 점검이었다. 그는 작업 도중 한 곳에서 시선을 멈췄다. 유난히 큰 밝은 점, 그리고 그 둘레를 두른 검은 후광이 눈에 띄었기 때문이다. 이는 주변 표면 물질이 크게 흐트러졌다는 걸 뜻한다. 와그너는 하던 일을 멈추고 그 점의 정체를 파고들기 시작했다.

나사 달정찰궤도선 데이터 연구진이 달 표면에서 지름 222m에 이르는 대형 신생 충돌구를 발견해 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 두 편의 논문으로 발표했다. 연구진은 이 충돌구가 지금까지 태양계에서 발견한 신생 충돌구 가운데 가장 크다고 밝혔다.

연구진은 2024년 봄에 형성된 것으로 보이는 이 충돌구에 ‘맥게친’(McGetchin)이라는 이름을 붙였다. 이름의 주인공은 휴스턴 달행성연구소 소장이었던 미국의 저명한 행성 지질학자 토머스 맥게친(1936∼1979)이다.

맥게친 충돌구 주변의 파편들(검은색 화살표). 줄무늬는 이전 사진과 새로운 사진 사이의 미세한 조명 변화 때문이다. 사진에 담긴 영역은 폭 1457km다. 미국항공우주국 제공

시속 수만km 속도로 충돌한 듯

맥게친 충돌구는 적도 인근 달 앞면 동쪽 가장자리 쪽에 있다. 대형 충돌 분지인 크리시움 분지의 바깥 고리 안쪽이다. 지름은 222m로 축구장 2개를 이어 놓은 것과 비슷하고, 깊이는 최대 43m다. 이전까지 달에서 발견된 가장 큰 신생 충돌구는 10년 전에 발견한 것으로, 지름이 70m 남짓이었다.

충돌 흔적은 충돌구 반지름의 1000배에 이르는 최대 100km 거리에서도 나타났다. 빛 반사율(표면이 빛을 되쏘는 정도)이 1% 안팎 미세하게 달라진 구역이 충돌구에서 15㎞까지는 밝게, 그 너머로는 어둡게 이어졌다

연구진은 규모와 형태로 보아 2024년 4~5월에 3~6층 건물 크기의 소행성이나 혜성이 시속 수만km의 속도로 달 표면에 충돌하면서 만들어진 것으로 추정했다. 연구진은 “이 정도 규모의 충돌은 132년에 한 번꼴로 일어나는 것으로 추정된다”고 밝혔다.

달정찰궤도선의 광각카메라는 2010년부터 한 달에 한 번씩 달 전체를 약 100m의 해상도로 찍고 있다. 따라서 서로 다른 시기의 같은 장소 사진을 비교하면 그 사이에 무슨 일이 일어났는지 알 수 있다. 연구진은 이상 징후를 포착한 뒤 협각 카메라로 3m 해상도의 입체 지형도를 만들고, 충돌 전 지형은 일본 가구야 탐사선 지형카메라 자료와 비교했다.

맥게친 충돌구(왼쪽 그림의 흰색 원) 주변 지역의 충돌 전(오른쪽)과 후(왼쪽) 모습을 비교한 사진. 왼쪽은 2025년 여름, 오른쪽은2011년 봄에 촬영한 사진이다. 사진에 담긴 지역은 폭 61km다. 미국항공우주국 제공

17년간 새 충돌구 1000개 이상 발견

달은 지구와 달리 대기가 없어 충돌체가 마찰에 의한 속도 저하나 질량 손실 없이 그대로 달 표면에 꽂혀 버린다. 충돌 이후에도 비바람이나 액체 상태의 물, 지각 변동 등에 의한 풍화 작용이 없어 또 다른 충돌 사건이 없는 한 충돌 흔적이 오랜 기간 원형 그대로 보존될 수 있다. 달의 이러한 특징 덕분에 과학자들은 태양계 초기 역사부터 지금까지 일어난 소행성 충돌의 기록을 달 표면을 통해 온전히 연구할 수 있다.

나사에 따르면, 달정찰궤도선이 지난 17년간 달을 궤도 선회하며 식별한 새 충돌구는 1000개를 웃돈다. 분출물 흔적 등 작은 표면 변화까지 합치면 10만건이 넘는다. 카메라가 포착할 수 있는 가장 작은 구덩이는 지름 9m다. 나사는 “이번 발견은 달이 여전히 역동적이고 잠재적 위험이 도사린 천체임을 여실히 보여주는 사례”라고 밝혔다.

정면에서 동쪽으로 55도 각도 기울어진 곳에서 촬영한 맥게친 충돌구. 사진에 담긴 지역은 폭 2.4km다. 미국항공우주국 제공

충돌구 6km 지점까지는 밤 온도 더 낮은 ‘냉각지대’

이번 연구의 또 다른 주요 성과는 냉각지대(Cold Spot)를 발견한 것이다.

연구진은 충돌구 지역의 야간 온도를 측정한 결과, 충돌구를 중심으로 반지름 6.4km에 이르는 영역이 주변보다 약 9도 낮은 것으로 나타났다. 연구진은 강력한 충돌 에너지가 달 토양을 잘게 부숴 입자들이 성글어지면서 열을 보존하는 능력이 크게 떨어졌기 때문으로 분석했다. 냉점은 새로 확인된 지름 30m 이상 충돌구에서 모두 나타나는 흔한 현상이었다.

이는 향후 달 유인 탐사나 기지 건설 계획에 하나의 변수가 될 수 있다. 달에 투입될 유인 탐사차의 주행 안전성이나 기지 기초 공사에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr