달은 우리에게 익숙한 천체지만, 여러 가지 수수께끼에 싸여 있는데, 달의 중앙에 있는 내핵이 고체인지, 액체인지에 대해서도 열띤 논의가 계속되고 있다.
그러나 마침내 결말이 났다고 하는데, 달의 내핵(코어)은 단단한 덩어리로 되어 있다는 것이 확인된 것.
"Nature"(2023년 5월 3일자)에 게재된 연구에서는, 달의 내핵이 철에 가까운 밀도를 가지는 고체의 구임을 밝혀냈는데, 이 결과는 오랜 논쟁에 종지부를 찍는 것으로, 달의 역사를 알려줄 뿐만 아니라, 태양계 역사를 풀어주는 중요한 힌트이기도 하다고 하다.
■ 달의 내핵은 고체인가?액체인가?
행성 내부가 어떻게 돼 있는지 알 수 있는 단서 중 하나는 지진인데, 지진으로 생긴 지진파는, 행성 내부를 전달받아 확산되지만, 그 전달 방식은 내부 상황에 따라 다르다. 그래서 이를 분석함으로써 내용물이 어떻게 되어 있는지 추측할 수 있다.
최근에도 화성의 지진(화진) 데이터를 통해 화성의 핵은 액체로 밝혀졌고, 지금까지 달에서 모아진 지진 데이터로는, 아폴로 계획의 것이 있지만, 이는 그다지 자세한 데이터가 아니기 때문에, 달의 핵 상태를 단언할 수 없었다.
핵 바깥쪽(외핵)이 액체인 것으로 알고 있지만, 문제는 그 속살인 내핵으로, 아폴로 계획의 데이터에 근거하는 한, 내핵을 고체로 한 모델이든 액체로 한 모델이든, 모두 그럴듯해 보이는 것이다.
■ 달의 내핵은 고체로 판명됨
이번에, 프랑스 국립과학연구센터 천문학자 아르튀르 브로 씨 등이 이끄는 팀은, 지진과는 또 다른 단서를 통해 달 내부 상태를 분석하고 있다.
그 단서란, 우주에서 진행된 미션과 달 레이저 측거 실험 등으로 모아진 데이터로, 이러한 데이터로부터 지구와의 중력 상호작용에 의한 달의 변형, 지구와 달의 거리 변화, 달의 밀도라고 하는 특징을 밝혀낸다.
그런 다음, 여러 유형의 달 핵을 상정한 시뮬레이션을 통해, 현실 달의 특징과 가장 잘 일치하는 핵을 찾은 것. 그 결과 알게 된 것은, 가장 현실에 가까운 달 모델의 내부에서는, 서두르지 않고 "전복"이 일어나고 있다는 것이다.
즉 달 내부에서는, 밀도가 높은 물질이 중심을 향해 낙하하면서 밀도가 낮은 물질이 떠오르고 있는 것으로, 이 같은 움직임은, 달 화산지대에 특정 원소가 존재하는 이유를 설명하는 방법으로 이전부터 제창돼 온 것이다.
■ 달의 핵은 지구의 핵과 매우 비슷하다
또 달의 핵은, 바깥쪽이 액체이고, 안쪽이 고체인 것도 밝혀져 있는데, 즉 지구의 핵과 비슷한 구조라는 것. 이번 연구에 따르면, 달의 외핵은 반경 약 362km, 내핵은 반경 약 258km.달 자체 반경의 약 15%를 차지한다.
또 내핵 무게는 m3당 약 7822kg.밀도적으로는 철에 매우 가깝다고 한다.
■ 달의 역사와 태양계의 역사를 풀어주는 팁
참고로 10여 년 전, NASA 연구자가 아폴로 계획 데이터를 당시 최첨단 분석법으로 조사한 적이 있다.
그러던 2011년 연구에서는, 달의 내핵은 반경 약 240km, 밀도 약 8000kg/m3의 고체로 이번 것과 거의 같은 결론을 내렸는데, 즉 이번 연구는 2011년 결론을 뒷받침하는 것으로, 달핵이 지구의 그것과 비슷한 상태에 있다는 강력한 과학적 증거인 것이다.
덧붙여, 이러한 발견은, 달의 진화를 아는 데도 중요한 단서가 된다.
현재의 달에 지구와 같은 강력한 자기장은 없는데, 그것이 탄생한 지 얼마 되지 않았을 때에는, 믿음직한 자기장이 있었던 것 같은데, 32억 년 정도 전부터 점점 약해지기 시작한 것 같다.
지구 자기장은, 핵의 운동이나 대류에 의해 발생하고 있기 때문에, 달 자기장이 쇠약해진 원인도 그 핵 상황과 깊이 관련되어 있을 것으로 생각되고, 그것을 일으킨 원인을 추구하는 것은, 달의 역사뿐만 아니라, 태양계의 역사에 대해서도 풀어내는 결과로 이어진다고 한다.
