[G리포트] 현대 과학자들을 자기모순에 빠뜨린 달의 기원에 관한 수수께끼 - 달과 지구는 왜 동위원소가 같을까?

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안녕하세요. 지식창고입니다. 

 

이전 영상에서 과학자들이 우주에서 지구로 떨어진 운석에 남아있는 우라늄과 납을 측정하여 지구의 나이를 45억년으로 측정하였다고 말씀드린 적이 있습니다. 이런 배경에는 우주의 혼돈시기에 수많은 원시행성이 생겨나 이동하는 가운데 서로 충돌하여 붕괴가 일어났으며, 붕괴된 행성의 일부는 중심으로 모여들어 거대한 행성인 태양을 만들었고, 이렇게 만들어진 태양은 주변에 떠돌아다니는 행성을 중력장으로 묶어 지금의 태양계를 형성하게 되었다는 태양계 형성이론이 있습니다. 그래서, 과학자들은 태양계에 존재하는 행성은 거의 동시에 만들어진 것으로 간주합니다. 그렇다면 지구의 중력장에 묶여 지구의 주변을 돌고 있는 위성인 달의 기원은 언제일까요?

 

지금까지 달의 기원과 관련하여 많은 이론들이 있었습니다. 다른 행성의 위성이나 소행성이었던 천체가 지구에 붙잡혔다는 포획설, 지구와 달이 동시에 만들어졌다는 쌍둥이설, 그리고 마그마 상태의 지구 일부가 떨어져 나가 달을 만들었다는 분리설 등이 그것입니다. 하지만, 20세기말에 진행된 아폴로 우주선들의 달 탐사 결과는 두가지 사실을 말해주고 있습니다. 첫째, 달의 암석을 이루고 있는 동위원소가 지구와 거의 일치하다는 점과, 둘째, 달에는 지구와 같은 커다란 핵이 없다는 점입니다. 만약, 달이 다른 곳에서 만들어졌다면, 지구와 동위원소가 거의 일치할 수가 없다는 점에서 포획설은 설득력이 떨어지며, 원시행성으로부터 만들어진 다른 모든 행성들이 내부에 커다란 핵을 가지고 있는 것에 비해 달의 경우는 오직 작은 핵만이 존재하기에 쌍둥이설 또한 근거가 없는 것으로 밝혀졌습니다. 그나마 반 액체상태의 점성을 가진 지구에서 달이 분리되었다는 분리설이 유력하였으나, 이러한 분리를 발생하기 위해서는 높은 회전력이 동반되어야합니다. 하지만, 물리법칙에 따라, 반 액체상태의 물체는 내부 파동으로 인하여 오히려 고체상태보다 회전력이 떨어진다는 문제점이 있습니다. 따라서, 현재 지구의 느린 자전속도로 유추하면, 반 액체상태의 지구에서 달이 분리될 만큼의 큰 회전력이 없었다는 결론을 내릴 수 있습니다.

 

달의 생성과 관련된 모든 학설이 무력화된 이후에도 과학자들은 끊임없이 연구를 거듭하여 마침내 만족스러운 가설을 얻어낼 수 있었습니다. 그것은 45억 년 전, 뜨거운 마그마 상태였던 원시 지구가 비슷한 공전 괘도를 돌고 있던 다른 행성과 충돌하였고, 행성의 일부는 지구에 흡수되었으며, 행성의 나머지는 달을 구성하였다는 거대충돌설입니다. 하지만, 여기에는 달과 지구의 동위원소가 일치하기에 행성의 구성성분 또한, 지구와 비슷해야한다는 문제점이 있습니다. 이 때문에 거대충돌설은 지구와 달의 동위원소가 일치하다는 모순을 해결하기 위해 너무 많은 작위적인 전제조건을 만들었으며 이로 인해 오히려 개연성이 낮아지는 결과를 초래합니다. 결국, 거대충돌설을 주장하는 과학자들은 여전히 달과 지구의 동위원소가 왜 일치하는가에 대한 자기모순에 빠진 것입니다. 비록 최근에 이 문제를 보완하기 위해, 작은 충돌로 인해 먼저 작은 달이 만들어지고, 이후 수십 차례의 작은 충돌이 더해지면서 현재와 같은 달을 만들었다는 다중소충돌설이 대두되고 있지만, 이 또한, 수백만년에 걸쳐 비슷한 정도의 충돌이 수십차례나 거듭되어 일어나는 것이 현실적으로 실현 가능한가에 대한 의문점이 남아있으며, 앞서 말한 바와 같이 여전히 작위적인 전제조건의 연속이라는 점에서 학계에서 큰 주목을 받지 못하고 있습니다.  

 

왜 과학자들은 거대충돌설에 있어 지구와 충돌한 행성이 지구와 다른 구성물질을 가지고 있다고 가정했을까요? 태양계의 모든 행성이 유사한 동위원소를 갖을 수는 없을까요? 그것은 지구와 가까운 화성의 운석을 분석한 결과에 따라 화성의 동위원소비율이 지구와 다르다는 사실에서 비롯되었습니다. 하지만, 현재 인류가 탐사한 지역은 오직 달과 화성입니다. 만약, 화성보다 가까운 금성을 탐사하여 그 결과값이 지구와 같다면, 달의 기원에 대한 거대충돌설은 자기모순을 없앨 수 있기에 보다 완벽한 이론을 형성하게 됩니다. 하지만, 해결의 실마리를 가지고 있는 금성은 이산화탄소로 인한 온실효과로 인해 고온고압의 대기를 가지고 있기에 현재의 과학으로는 탐사가 불가능합니다, 이와 같이 달의 기원에 관한 미스테리는 현대과학으로도 풀리지 않은 채 여전히 의문점만을 남기고 미궁속으로 빠져들고 있습니다. 아마 인류가 태양계를 정복하는 그날, 우리는 달의 기원에 대해 보다 정확한 사실을 알 수 있을 것 같습니다.   

 

지금까지 지식창고였습니다. 

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