달 토양 샘플 분석결과 달표면의 유리구슬 물 수천억톤 함유

달표면 도처에 있는 흙속에 작은 유리구슬이 흩어져 있고 여기에 수천억 톤의 물이 포함되어 있다는 분석이 나왔다. 달 착륙 우주인이 달 기지 건설 등 지속가능한 달 탐사 계획을 실행할 때 이 물을 활용할 수 있을까. 그러려면 물이 방사능에 오염되지 않았야 한다.

중국 센후 중국과학원 지구행성 물리학 연구실 교수팀이 달표면에 작은 유리구슬(glass beads)을 분석하고 물이 담겨있다고 말했다. 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 지구과학(Nature Geoscience)’에 2023년 3월 27일 게재됐다.

나사 관계자는 중국의 이 연구결과에 대해 즉각적인 반응을 하지 않고 있다고 CNN이 보도했다.

2011년 미국 의회에서 프랭크 울프가 중국의 인권침해에 반대하며 발의한 ‘울프 수정안(Wolf Amendment)’을 통과시킨 이후 미국 우주국은 중국 우주국과의 공동연구가 허용되지 않고 있다.

달은 건조한 황무지로 여겨졌으나 지난 20년 동안의 달 탐사과정에서 상당한 양의 물이 감지됐다. 1990년대 미국항공우주국의 클레멘타인 궤도선은 달의 극 근처 깊고 가파른 분화구에서 다량의 얼어붙은 물을 발견했다.

2009년 인도의 달탐사선 찬드라얀 1호는 달 먼지 표면층에서 얇은 물층이 있는 것을 확인했다. 그러나 달 표면에서 발견된 이러한 물이 정확이 어디서 나오는지 그동안 미궁이었다.

2020년 중국 달 탐사선 ‘창어 5호’가 달 토양 샘플을 가져왔다. 센후 중국 과학원 연구팀은 이 샘플에서 지름 1mm 미만의 유리구슬을 발견하고 분석을 했다.

연구팀은 과거에 운석이 달에 부딪히면서 달 표면에 이러한 유리구슬이 생성됐고 ‘태양풍’을 맞으면서 물을 함유하게 된 것으로 추정했다. 태양에서 흘러나오는 고에너지 입자인 태양풍에는 수소핵이 포함되어 있어서 달표면의 산소와 결합해 수소화합물인 물을 생성했다.

운석이 행성에 부딛히면 고온의 마찰열에 의해 흙 성분이 유리로 바뀔 수 있다. 연구의 공동저자인 난징대 헤지우 휘(Hejiu Hui) 교수는 유리구슬이 달 표면 전체에 걸쳐 분포하며 이로 인해 달표면의 물 순환을 지탱한다고 말했다.

연구진은 유리구슬을 통해 달 표면이 최소 3억톤에서 최대 2700억 톤에 달하는 물을 머금고 있다고 추정한다. 연구원들은 유리 구슬을 섭씨 100도로 가열해서 비교적 쉽게 물을 추출할 수 있었다. 이 물이 유리와 방사능으로 오염되지 않았다면 획기적인 일이다.

미래 달탐사 시 잠재적 수자원으로 활용할 수 있기 때문이다. 연구팀에 의하면 영구적으로 그늘진 분화구에 숨어있는 얼어붙은 물과 달리, 달에서 작업하는 사람이나 로봇이 유리구슬에서 물을 훨씬 쉽게 추출할 수 있다.

연구에 참여한 마헤시 아난드(Mahesh Anand) 영국 오픈대학교(The Open University) 행성과학 탐사학 교수는 이 연구결과는 가장 흥미로운 별견 중 하나로 소개했다.

유리구슬에서 추출한 물은 상당한 양으로 농축해 활용할 수 있을 것이라며 지속가능한 방식으로 달을 탐사할 수 있는 잠재력이 그 어느 때보다 높아졌다고 덧붙였다. 달 유인기지 건설이 점점 구체화되고 있다.

달 표면에서의 피폭량은 하루에 1369 마이크로시버트이다. 이는 국제우주정거장 승무원의 일간 피폭량보다 2.6배가 높고 지구표면보다 약 200배 높다. 지구는 지구의 자기권이 우주방사선의 대부분을 막아준다.

우주방사선은 우주에서 끊임없이 날아오는 고에너지 입자로 된 방사선이다. 먼 우주에서 일어난 초신성이 폭발할 때 , 펄서 가속 및 은하가 핵폭발 할 때 우주방사선이 발생하는 것으로 추정된다.

우주방사선은 85%가 양자, 12.5%가 알파입자이고 나머지가 모든 종류의 원자핵과 전자로 구성된다. 지구의 우주방사선은 지자기 좌표에 따라 달라져서 극지로 갈수록 세지고 적도에서 약하다. 11년 주기의 태양 활동에 따라 달라진다.

달 표면의 토양은 레골리스라고 부른다. 암반 위에 먼지층으로 뒤덮혀있다. 표면이 부슬거려서 밟으면 쉽게 눌리고 잘 뭉쳐진다. 달에는 공기와 바람이 없어서 그래서 우주비행사가 걷다가 발을 떼어도 신발의 발자국이 그대로 남는다.

(참조, theguardian, cnn)