달의 기원과 비대칭성에 대한 과학적 질문 해결의 열쇠

2019년 1월 3일, Chang'e-4 미션이 Von Karman 분화구에 착륙했을 때, 중국은 항상 지구에서 멀리 떨어진 쪽인 달의 먼 쪽에 착륙한 최초이자 유일한 국가가 되었습니다. 이제, 중국은 먼 쪽으로 또 다른 임무를 보내고 있는데, 이번에는 달의 "숨겨진 쪽"의 첫 번째 샘플을 지구로 돌려보내는 것이 목표입니다. 금요일에 발사된 Chang'e-6 미션은 53일 동안 남극-Aitken 분지를 탐사 하여 지질과 지형을 연구하고 분화구 전역의 다양한 지점에서 샘플을 수집할 예정입니다. 남극-에이트켄 분지는 지름이 약 1,550 마일 (2,500 킬로미터)인 달 표면의 거의 4분의 1에 걸쳐 있는 달에서 가장 크고 오래된 분화구로 알려져 있습니다. 이 충돌 분화구의 깊이는 8 킬로미터) 이상입니다. 과학자들은 지구로 샘플을 돌려주는 것이 달의 기원을 확인할 뿐만 아니라 가까운 쪽만큼 깊이 연구되지 않은 흥미로운 먼 쪽에 대한 지속적인 질문에 답하는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다. "달의 먼 면은 가까운 면과 매우 다릅니다, "라고 중국 국가 우주국의 부국장 리춘라이가 말했습니다. "먼 면은 기본적으로 고대 달의 지각과 고지대로 구성되어 있기 때문에, 그곳에는 답해야 할 과학적인 질문들이 많이 있습니다."

 

달의 기원과 비대칭성에 대한 과학적 질문 해결의 열쇠

 

달의 어두운 면, 실제로는 어둡지 않다

4월 17일 NASA 예산 청문회에서 하원의원 데이비드 트론은 NASA 관리자 빌 넬슨에게 왜 중국이 달의 "뒷면"으로 임무를 보내는지 물었습니다. "그들은 달의 먼 쪽, 즉 항상 어둠 속에 있는 쪽에 착륙선을 갖게 될 것입니다," 넬슨이 대답했습니다. "우리는 그곳에 갈 계획이 없습니다." 달의 숨겨진 면은 때때로 "달의 어두운 면"이라고 불리는데, 주로 1973년 핑크 플로이드 앨범과 같은 이름으로 언급됩니다. 그러나 전문가들에 따르면 이 문구는 몇 가지 이유로 약간 잘못된 이름입니다. 달의 먼 쪽은 우리의 관점에서 어두워 보일 수 있지만, 달의 가까운 쪽과 마찬가지로 달의 낮과 달의 밤을 경험하고 많은 빛을 받습니다. NASA에 따르면, 달의 밤은 약 2주 동안 지속되는 반면, 달의 낮은 29일 이상 지속됩니다. 달이 지구의 궤도를 한 바퀴 돌고 축을 중심으로 회전하는 데 같은 시간이 걸리기 때문에 항상 같은 면이 지구를 향합니다. 게다가, 달의 먼 쪽은 연구하기가 더 어려웠고, 이것은 "어두운 쪽"이라는 별명으로 이어졌고 미스터리한 분위기를 만들었습니다. "인간은 항상 산의 반대편에 무엇이 있고 여러분이 볼 수 없는 부분을 알고 싶어하기 때문에 그것은 일종의 심리적 동기입니다, "라고 투손에 있는 애리조나 대학의 루이즈 푸카 마샬 과학 연구 교수이자 리젠츠 행성 과학 교수인 레누 말호트라가 말했습니다. "물론 우리는 달의 궤도를 돈 우주 탐사선을 보냈고, 우리는 이미지를 가지고 있기 때문에 어떤 의미에서는 이전보다 덜 신비롭습니다." 달 표면을 끊임없이 돌고 촬영하는 나사의 달 정찰 궤도선을 포함한 여러 우주선이 달을 비추는 데 도움을 주었습니다. 창어-4호가 2019년에 공개한 달 탐사선 유투-2는 더 큰 남극-에이트켄 분지 내에 위치한 폰 카르만 분화구 바닥에 흩어져 있는 분쇄된 암석과 먼지의 느슨한 퇴적물을 탐사했습니다. 하지만 샘플을 지구로 돌려보내면 달의 암석과 먼지를 분석할 수 있는 최신의 가장 민감한 기술이 가능하게 되어 달이 어떻게 생겨났는지, 그리고 왜 달의 먼 쪽이 가까운 쪽과 그렇게 다른지를 잠재적으로 드러나게 될 것입니다.

 

달이 비대칭성과 과학자들의 노력

아폴로 임무 중 6번의 임무 동안 수집된 수년간의 궤도 데이터와 샘플에도 불구하고, 과학자들은 여전히 달에 대한 주요 질문에 답하려고 노력하고 있습니다. "먼 쪽이 그렇게 매력적인 이유는 그것이 우리가 보는 달의 측면, 즉 가까운 쪽과 너무 다르기 때문입니다," 라고 1972년 이후 처음으로 달에 인간을 착륙시키는 것을 목표로 하는 임무인 달 정찰 궤도선과 아르테미스 3호의 나사 프로젝트 과학자인 노아 페트로가 말했습니다. "인간의 역사를 통틀어, 인간은 위를 올려다볼 수 있었고, 달의 같은 면을 볼 수 있었습니다." 그러나 1959년 소련은 달의 먼 면을 지나가기 위해 탐사선을 보냈고 인류를 위해 달의 첫 번째 이미지를 포착했습니다. "우리는 이 완전히 다른 반구를 보았습니다. 큰 화산 용암 흐름으로 덮여 있지 않고, 분화구로 표시되어 있고, 더 두꺼운 지각이 있습니다. 그것은 단지 가까운 쪽과는 다른 이야기를 들려줍니다, "라고 페트로가 말했습니다. 로봇 임무로 샘플을 반환하고 아르테미스 프로그램을 통해 남극의 두 달 지역 사이의 전환 근처에 인간을 착륙시키는 것은 "지금 우리에게 부족한 달 역사에 대한 더 완전한 이야기를 들려주는 데 도움이 될 것"이라고 그는 말했습니다. 과학자들은 왜 달의 한쪽 면이 항상 지구를 향하고 있는지 이해하지만, 왜 그 특정한 면이 영구적으로 우리의 행성을 향하는지는 알지 못합니다. 그러나 그것은 달이 비대칭인 것과 관련이 있을 수 있다고 말호트라는 말했습니다. "우리가 마주하고 있는 쪽과 다른 쪽 사이에 비대칭성이 있습니다, "라고 그녀가 말했습니다. "정확히 무엇이 이러한 비대칭성을 일으켰나요? 실제로 이러한 비대칭성은 무엇인가요? 우리는 그것에 대해 거의 이해하지 못하고 있습니다. 그것은 엄청난 과학적 질문입니다." 존스 홉킨스 대학 응용 물리학 연구소의 행성 지질학자 브렛 데네비는 궤도 데이터를 통해 가까운 쪽이 더 얇은 지각과 더 많은 화산 퇴적물을 가지고 있다는 사실도 밝혀졌지만, 그것이 왜 연구자들을 피했는지에 대한 해답이 있다고 말했습니다. "그것은 다른 종류의 지구화학적 구성을 가지고 있고 몇몇 이상한 여분의 열을 생산하는 요소들이 있습니다. 가까운 쪽이 먼 쪽과 다른 이유에 대한 수많은 모델들이 있지만, 우리는 아직 데이터를 가지고 있지 않습니다, "라고 데네비가 말했습니다. "그래서 먼 쪽으로 가서 샘플을 얻고 다양한 종류의 지구 물리학적 측정을 하는 것은 이 길고 긴 미스터리를 이해하는 데 정말 중요합니다." NASA가 로봇 임무도 그곳에 보낼 계획이기 때문에, Chang'e-6는 달의 먼 쪽으로 향하는 하나의 임무일 뿐입니다. 데네비는 남극 근처의 아르테미스 착륙 장소로 샘플을 전달하기 전에 데이터와 샘플을 수집하기 위해 남극-에이트켄 분지를 가로질러 장거리 운전을 할 인듀어런스(Endurance)라고 불리는 달 탐사 로봇의 임무 개념을 설계하는 것을 도왔습니다. 그 후, 우주 비행사들은 샘플을 연구하고 지구로 돌아갈 샘플을 결정할 수 있습니다.

 

 

달의 암호 해독

과학자들이 대답하려고 노력해온 가장 근본적인 질문들 중 하나는 달이 어떻게 형성되었는가 하는 것입니다. 지배적인 이론은 어떤 종류의 물체가 역사 초기에 지구에 영향을 미쳤고, 우리의 행성에서 날아간 거대한 덩어리가 달을 형성했다는 것입니다. 과학자들은 또한 달의 원래 지각이 어떻게 형성되었는지 알고 싶어 합니다. 화산의 흐름은 달에 어두운 반점을 만들었고, 표면의 더 밝은 부분은 달의 원시 지각을 나타냅니다. 데네비는 "한 때 달이 완전히 녹았고, 마그마의 이 바다였고, 그것이 굳으면서 광물들이 이 바다의 꼭대기로 떠올랐고, 그것이 오늘날 우리가 볼 수 있는 더 가벼운 지형이라고 생각한다"라고 말했습니다. "먼 쪽에 있는 자연 그대로의 지형의 정말 큰 확장에 도달하는 것은 목표 중 하나일 뿐입니다." 한편, 달 표면에 흩어져 있는 충격 분화구에 대한 연구는 지구에 생명체가 형성되기 시작한 임계점에서 태양계 초기 동안 어떻게 사물들이 이동했는지에 대한 역사를 제공한다고 데네비는 말했습니다. "달에서 충돌이 일어나고 있었기 때문에, 충돌은 지구에서 동시에 일어나고 있었습니다, "라고 페트로가 말했습니다. "그래서 우리가 달에서 일어난 이 고대의 사건들을 볼 때마다, 우리는 지구에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대해서도 조금씩 배우고 있습니다." 말호트라는 남극-아이트켄 분지를 방문하는 것은 많은 달의 수수께끼를 푸는 시작이 될 수 있다고 말했습니다. 연구원들은 분화구가 언제 형성되었는지, 아마도 43억에서 44억 년 전에 형성되었는지에 대한 아이디어를 가지고 있다고 믿지만, 암석 샘플을 수집하는 것은 확실한 연대를 제공할 수 있습니다. "많은 과학자들은 우리가 그 우울증의 나이를 알아내면 달의 역사에 대한 모든 종류의 미스터리를 풀어줄 것이라고 확신합니다, "라고 그녀가 말했습니다.