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달 화산 폭발 하지 않는 이유 밝혀졌다


네덜란드와 프랑스 연구진이 달에서 화산 폭발 일어나지 않는 현상의 비밀을 풀었다. 달의 마그마를 재현해 엑스레이로 밀도를 측정했더니 달의 마그마는 밀도가 너무 높아서 지구 마그마처럼 위로 상승하지 못하는 것으로 나타났다. 이 같은 결과는 ‘네이처 지오사이언스’ 19일자에 발표됐다.

달의 내부에는 지구만큼이나 많은 양의 마그마가 녹아 있다. 지난해 미국 항공우주국(NASA) 연구진이 아폴로 탐사 때 달에 설치한 지진계로 내부를 분석한 결과에 따르면, 핵 경계 근처에 있는 맨틀은 부분적으로 녹아 있고 이 비율은 30%에 이른다.

만일 지구에 이 정도 양의 마그마가 있다면 밀도가 낮은 마그마가 상승하면서 화산활동이 활발하게 일어났을 것이다. 하지만 수십억 년 동안 달에서는 단 한 차례의 화산도 일어나지 않았다.

이 비밀을 풀기 위해 네덜란드 자유대의 빔 판베스트레넌 교수팀은 아폴로 탐사 때 가져온 운석과 똑같은 암석을 마이크로미터 수준으로 작게 재현해 냈다. 이 암석을 마그마 상태로 만들기 위해 연구진은 달의 내부 환경과 같은 4만 5000바의 압력과 1500도의 온도로 암석을 녹였다. 마그마의 밀도는 유럽연합 방사광가속기(ESRF)의 싱크로트론 엑스레이 빔으로 측정했다.

분석 결과 대부분의 마그마는 밀도가 그리 높지 않았지만 유독 아폴로 14 미션 때 가져온 운석을 이용해 만든 마그마의 밀도는 높았다. 이 운석은 주로 티타늄으로 이뤄졌으며 액체로 만들어도 웬만한 고체보다 밀도가 높았다. 연구진은 “만일 지하 깊은 곳에 이 티타늄 마그마가 녹아 있다면 주변 고체보다 밀도가 높기 때문에 절대 지표면 가까이 떠오르지 않을 것”으로 추정했다.






연구진은 이 같은 사실을 확인하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션으로 이 티타늄 마그마가 위치하는 지점을 찾았다. 그 결과 이 마그마는 달의 핵 경계에 맞닿을 정도로 맨틀 깊숙한 곳에 위치하는 것으로 나왔다.

티타늄이 들어간 암석은 오직 지표면과 가까운 얕은 깊이에서 형성된다. 따라서 연구진은 달 형성 초기에 마그마의 수직 이동이 거대한 규모로 일어났고 이때 지표면 근처에서 만들어진 티타늄 암석이 지하 깊숙이 가라앉았을 것으로 추정했다.

수십억 년 동안 달에서 화산 폭발이 일어나지 않았지만 먼 미래에는 폭발이 일어날 수도 있다. 판베스트레넌 교수는 “현재 달의 기온은 계속 내려가고 있다”며 “마그마 주변에서 무거운 물질이 냉각된다면 주변보다 가벼워진 마그마가 떠오를 가능성은 있다”고 설명했다.

김윤미 기자 ymkim@donga.com

 

 


 


아폴로 탐사 때 달에서 가져온 운석과 같은 구성으로 재현해 낸 인공 암석의 모습. 네덜란드와 프랑스 공동 연구진은 이 암석을 녹여 달 마그마를 만들었다. 사진 제공: 네이처 지오사이언스

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