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달은 대기가 얇습니다(예술적 일러스트레이션).이미지 출처: NASA 공식 홈페이지

달에는 숨을 쉴 수 있는 공기가 없지만 대기가 매우 얇습니다. 달의 대기는 어떻게 형성되었나요? 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)과 시카고 대학의 과학자들은 달의 대기가 주로 충격 기화의 산물임을 지적하는 논문을 Science Advances에 발표했습니다.

충격 기화 과정을 이해하는 방법은 무엇입니까? 이것은 달의 토양에서 시작됩니다. 분석에 따르면 달의 45억년 역사 동안 달 표면은 처음에는 거대한 운석에 의해, 다음에는 먼지 크기의 "미소 유성체"에 의해 지속적으로 충돌한 것으로 나타났습니다. 이러한 지속적인 충격은 달의 토양을 뒤흔들어 특정 원자를 증발시켰습니다. 일부 원자는 우주로 방출되었고 다른 일부는 달 위에 매달려 얇은 대기를 형성했으며 운석이 달 표면에 계속 충돌하면서 지속적으로 보충되었습니다. 따라서 충격 기화는 수십억 년에 걸쳐 달의 극도로 얇은 대기를 생성하고 유지하는 주요 과정입니다.

사실 달 대기의 기원을 알아내는 과정은 쉽지 않다. 2013년 NASA는 달 대기의 기원을 알아내는 임무를 맡은 Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer를 출시했습니다.

"우리는 두 가지 우주 풍화 과정, 즉 충격 기화와 이온 스퍼터링이 달 대기를 형성하는 데 역할을 했다고 추측합니다."라고 MIT 지구, 대기 및 행성 과학과의 조교수인 Nicole Nie가 말했습니다. 이온 스퍼터링은 태양과 관련된 현상입니다. 바람. 태양풍은 태양으로부터 우주를 통해 고에너지 하전 입자를 운반하며, 이 입자가 달 표면에 부딪히면 에너지를 토양의 원자에 전달하고 그 원자를 대기 중으로 흩뿌립니다.

달 대기의 기원을 보다 정확하게 파악하기 위해 과학자들은 무게가 약 100mg인 10개의 달 토양 샘플을 수집했습니다. 그들은 먼저 각 샘플에서 칼륨과 라듐을 분리하려고 시도했습니다. 두 원소 모두 휘발성이며 각 원소는 여러 동위원소로 존재합니다. 즉, 충격과 이온 스퍼터링을 통해 쉽게 증발됩니다.

과학자들은 달의 대기가 증발하여 공중에 떠다니는 원자로 구성되어 있다면, 이들 원소 중 가벼운 동위원소는 더 많이 떠다니는 반면, 무거운 동위원소는 토양에 재침적될 가능성이 더 높다고 추론했습니다. 충격 기화 및 이온 스퍼터링으로 인해 토양의 동위원소 비율이 매우 달라질 수 있습니다. 토양에 있는 칼륨과 라듐의 경동위원소와 중동위원소의 구체적인 비율은 달 대기의 기원에 대한 핵심 과정을 밝혀줄 것입니다.

추가 분석에 따르면 달 대기의 70%는 운석 충돌의 결과일 수 있고 나머지 30%는 태양풍에 의해 형성되었을 수 있습니다.

(출처: 과학기술일보)