달은 어떻게 만들어졌을까? 원시 행성 테이아와 충돌설

달은 어떻게 만들어졌을까? 원시 행성 테이아와 충돌설

달은 어떻게 태어났을까요?

달의 기원에 대한 학자들의 의견은 크게 네 가지 설로 좁혀집니다.

1. 지구와 달은 원래 하나였으나 어떠한 계기로 쪼개졌다.
2. 떠돌이 위성이었던 달이 우연히 지구의 궤도에 안착하게 되었다.
3. 먼지덩어리가 각각 지구와 달로 굳어지며 동시에 형성되었다.
4. 미지의 행성 테이아가 지구와 충돌해 달을 만들었다.

이 중 네 번째 가설인 '테이아 충돌설'을 입증하는 것이 가능하다는 주장이 제기되면서 화제가 되고 있습니다.

테이아 충돌설을 간단히 설명하는 이미지 - 출처 : 위키백과

지구에 충돌한 원시 행성 테이아

지구와 충돌한 원시행성 테이아의 상상도 - 출처 : NASA/JPL-Caltech

테이아는 화성 정도 크기의 원시적인 형태의 행성이었으며, 약 45억년 전 지구와 충돌했을 것으로 추정되는 천체입니다.

그동안 가설로만 존재해왔던 행성인데, 이론적으로 달의 형성을 설명할 수 있는 가장 신빙성 있는 설이지만 그 실체가 드러나지 않아 증거를 수집하고 있었습니다.

캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 대학원생인 치엔 유안(Qian Yuan)과 그의 연구팀은 지구를 관통하는 지진파를 연구해 다른 구역보다 밀도가 높은 LLSVP(대형 저전단 속도 지역)로 알려진 지구 맨틀 깊은 곳의 대륙 크기의 암석을 찾아낸 것입니다.

First-ever: We've identified a new astronomical object, 'Buried Planet', using SEISMOLOGY, rather than telescopes. It's a survivor of Theia, the planet that collided with Earth 4.5 billion years ago to form our Moon. See our @Nature cover paper: https://t.co/ILvMStRA4V pic.twitter.com/80G5VWgoZY

— Qian Yuan (@qianyuan_geo) November 1, 2023

해당 연구 결과는 네이쳐 지를 통해 공개되었습니다.

LLSVP(대형 저전단 속도 지역)이란?

LLSVP(Large, Low Shear Velocity Provinces)는 지구 맨틀 내부에 존재하는 높이 1,000킬로미터, 너비 수천 킬로미터에 달하는 두 개의 큰 암석 덩어리입니다.

이 대륙들은 지구 핵의 양쪽을 거대한 귀마개 세트처럼 감싸고 있으며 하나는 아프리카 아래, 다른 하나는 태평양 아래에 있습니다.

LLSVP(대형 저전단 속도 지역) - 출처 : skyandtelescope.org

 

최근 지질학자들은 맨틀 깊은 곳에서 나온 것으로 추정되는 사모아와 아이슬란드의 화산암 표본을 채취해 화학적 연구를 진행했는데요.

이 샘플들을 바탕으로 연구한 결과 LLSVP의 연대는 최소 44억 5천만년 전으로 거슬러 올라갑니다.

바로 지구와 테이아의 충돌 사건이 발생한 것으로 의심되는 시기입니다.

충돌 4시간만에 형성된 원시 달

미 항공우주국 나사에서는 일찍이 달에서 가져온 월석의 구성 성분이 지구의 암석과 유사하다는 것을 밝혀낸 바 있습니다.

1969년 아폴로 11호 우주비행사들이 가져온 50개의 달 암석 가운데 일부. 왼쪽은 193g, 오른쪽은 213g이다. - 출처 : 나사

이는 달을 구성하는 암석들이 대부분 지구에서 유래되었음을 뜻하는데요.

슈퍼컴퓨터로 테이아가 지구와 충돌했을 때 어떤 방식으로 달이 생성되었는지 추정해보는 시뮬레이션 영상을 공개하기도 했습니다.

특히 이 영상에서 지구와 테이아가 최초 충돌한 시점으로부터 원시적인 달의 형성까지 단 4시간 정도의 짧은 기간만이 소요되었을 것으로 추정하고 있습니다.

지구와 테이아 충돌과 원시 달의 형성에 대한 모식도 - 출처 : 천체물리학저널레터스

지구상의 물도 테이아에서 왔을까?

테이아가 생성되었을 것으로 추정되는 소행성대(흰색 점) - 출처 : 위키백과

테이아에는 대량의 물이 있었을 것이라는 주장이 있습니다.

이는 지구가 태생부터 거대한 바다를 품고 있었으리라는 기존 주장과 정면으로 배치되는 학설인데요.

테이아가 대량의 물과 함께 생명체 또한 가지고 있었으나 지구와의 충돌로 인해 모든 증거가 사라졌을 것이라는 주장입니다.

더 많은 증거가 나와야 알 수 있는 것이지만, 재미있는 주장입니다.

 

2023.11.15 - [생활 정보] - 눈에서 피를 발사하는 도마뱀, 텍사스 뿔 도마뱀