아폴로 17호에서 회수한 수십억 년 된 표본의 미스터리를 풀어봅니다.

(댄 트리 신문) - 50년 넘게 숨겨져 있던 달의 작은 샘플이 큰 비밀을 간직하고 있는 것으로 밝혀졌다.

유황 결정 (이미지: mineral vision/iStock/Getty Images Plus).

충격파 감지

과학자들은 1972년 아폴로 17호 우주선이 수집한 트룰라이트 먼지 입자(광물 입자)를 발견했습니다. 따라서 이 입자들은 초기 태양계의 유물인 45억 년 된 달만큼 오래되었거나 심지어 더 오래되었을 수도 있습니다.

미국 브라운 대학교의 행성 과학자 제임스 도틴은 놀라움을 감추지 못했다. "처음에는 '와, 이게 사실일 리가 없어'라는 생각이 들었습니다. 모든 것이 정확한지 다시 한번 확인해 봤는데, 모두 맞았습니다. 정말 놀라운 결과입니다."

1960년대와 1970년대 초, NASA의 아폴로 우주비행사들은 총 382kg의 달 물질을 지구로 가져왔습니다. 하지만 미래의 기술 발전을 염두에 두고 과학자들은 더 나은 연구 조건을 기다리며 일부 암석 샘플을 밀봉하여 보존했습니다.

보존된 표본 중 하나를 행성 과학자 도틴과 그의 팀이 질량 분석법을 사용하여 샘플에 포함된 황의 출처를 확인하기 위해 연구했습니다.

황은 물체의 지질학적 역사를 이해하는 데 매우 중요한 요소입니다. 황은 철과 같은 금속과 결합할 수 있고, 행성의 핵, 맨틀, 대기 사이를 이동할 수 있으며, 형성 당시 환경의 동위원소 흔적을 간직할 수 있습니다.

동위원소는 중성자 수가 다른 원소의 변형체입니다. 물질 내 동위원소의 비율은 물질이 만들어지는 방식에 따라 달라지는데, 이는 과학자들이 시료의 기원, 생성 메커니즘, 연대를 추적하는 데 사용할 수 있는 일종의 "화학적 바코드"와 같습니다.

아폴로 17호 탐사선 73001/2호에서 채취한 샘플에는 우주에서 흔히 발견되는 철과 황의 화합물인 트로일라이트 조각이 포함되어 있었습니다.

도틴과 그의 연구팀은 달의 역사에 대해 더 자세히 알아보기 위해 트룰라이트에 포함된 황의 동위원소 비율을 연구하고자 하며, 특히 화산 활동으로 생성된 것으로 보이는 입자에 초점을 맞추고 있습니다.

아폴로 17호 우주비행사 해리슨 슈미트가 달에서 샘플 채취 장비를 사용하고 있다(사진: NASA).

황-33에서 예상치 못한 발견

샘플의 일부 영역에서는 황-33의 농도가 약간 더 높게 나타났는데, 이는 달의 화산암을 연구하는 도틴과 그의 연구팀이 예측한 대로 화산 가스 방출과 일치하는 동위원소 패턴입니다.

하지만 시료의 다른 부분에서는 정반대의 결과가 나타났습니다. 황-33 동위원소의 비율이 크게 감소한 것입니다.

"이전에는 달 맨틀의 황 동위원소 구성이 지구와 유사하다고 생각했습니다."라고 도틴은 설명했다. "이 샘플들을 분석할 때도 그렇게 예상했지만, 오히려 지구에서 발견된 어떤 값과도 매우 다른 값을 발견했습니다."

과학자들은 이러한 동위원소 비율을 가진 달 표본을 본 적이 없으며, 이러한 표본이 형성되었을 가능성은 매우 희박합니다.

이처럼 황-33이 고갈된 수준은 희박한 대기에서 황과 자외선 사이의 상호작용을 시사하며, 두 가지 흥미로운 가능성을 제기합니다. 두 가능성 모두 트로일라이트가 고대 광물임을 암시합니다.

고대 유황의 기원에 대한 두 가지 가설.

첫 번째 가능성은 유황이 달 표면에서 형성되었을 수 있다는 것입니다. 이는 초기 달 표면에 마그마 바다가 덮여 있었다는 연구 결과와 비슷한 시기입니다. 이 마그마 바다가 식고 결정화되면서, 황-33이 표면에서 증발하여 달의 초기 대기로 들어가고, 더 무거운 동위원소만 남았을 가능성이 있습니다.

두 번째 가설은 더욱 흥미롭습니다. 달 형성 과정에 대한 가장 유력한 가설은 초기 태양계의 혼란 속에서 지구가 테이아라고 불리는 화성 크기의 천체와 충돌했다는 것입니다.

일부 이론에서는 그 결과로 생긴 파편들이 지구 궤도에 남아 뭉쳐 달을 형성했고, 테이아의 일부는 지구 내부로 사라졌다고 주장합니다.

하지만 테이아의 잔해가 달에 남아 있을 가능성도 있습니다. 연구자들은 달에 있는 특이한 유황 또한 테이아에서 유래했을 수 있다고 주장합니다.

어떤 시나리오가 더 가능성이 높은지는 단정할 수 없지만, 그 의미는 고려해 볼 만하다. 도틴은 "황이 광화학적으로 변형되었다면, 이는 달 표면에서 맨틀로 물질이 교환되었다는 고대 증거일 수 있다"고 말했다.

"지구에는 판 구조론이 있어서 그런 현상이 일어나지만, 달에는 그렇지 않아요."라고 도틴은 설명했다. "그래서 초기 달에 어떤 종류의 물질 교환 메커니즘이 존재했을 거라는 생각은 정말 흥미롭습니다."

특이한 황 성분의 존재는 달이 지구와 테이아의 충돌로 발생한 방사성 먼지로부터 형성되었다는 가설을 반박할 수도 있습니다. 만약 그렇다면, 황은 달 맨틀 전체에 고르게 분포되어 있어야 할 것입니다.

행성 과학자 제임스 도틴은 이차 이온 질량 분석기를 사용하여 아폴로 17호에서 가져온 달 샘플을 분석합니다(이미지: 브라운 대학교).

이는 매우 유망한 발견이며, 단지 1970년대부터 헬륨 챔버에 보관되어 있던 샘플일 뿐입니다. 하지만 이 미스터리를 풀기 위해서는 지구 밖, 즉 달, 화성, 심지어 소행성에서 더 많은 샘플을 채취해야 할 가능성이 높으며, 이를 수집하는 데에는 상당한 시간이 걸릴 것입니다.

그 기원이 무엇이든 간에, 이 입자들은 달에서 발견된 것 중 가장 특이하고 오래된 유황 흔적을 담고 있으며, 이 희미한 흔적은 우리를 태양계의 형성과정으로까지 거슬러 올라가게 합니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/giai-ma-bi-an-mau-vat-hang-ti-nam-tuoi-lay-ve-tu-tau-apollo-17-20251126224829147.htm