달의 물 활용시 식수·연료로 활용할 수 있어 '보급' 부담 덜 듯
NASA "사하라 사막 토양보다 달 토양에 100배 많은 물 포함"
달 표면에 물이 존재하고 극지방에는 기존 예측보다 더 많은 한반도의 두배 가까이되는 면적의 얼음이 존재한다는 연구 결과가 발표됐다. 달이 우주 진출의 교두보 역할을 할 가능성이 높아졌다.
미국 콜로라도 보울더 대학 연구진과 미국 항공우주국(NASA·나사)은 27일(한국시간) 이같은 연구결과를 각각 학술지 네이처 천문학에 발표했다.
달의 영구음영지역은 항상 그림자가 드리우는 지역이다. 달은 대기가 희박해 달의 다른 부위가 가열되더라도 영구 음영지역에 열이 전달되는 효과가 매우 작아 온도가 극도로 낮다. 이로 인해 영구음영지역은 상대적으로 운석이나 혜성이 달로 실어 온 얼음과 같은 형태의 물질이 보존될 가능성이 크다고 예측됐다.
나사의 발표는 영구음영지역이 아닌 태양 빛이 닿는 지역에서도 물 분자의 신호를 파악했다는 것이고, 콜로라도 보울더 대학 연구진의 연구는 영구음영지역의 물이 예상보다 많다는 것이다.
콜로라도 보울더 대학의 폴 헤인(Paul Hayne) 연구진은 달 주변을 돌고 있는 달 궤도 탐사선(LRO)이 수집한 데이터를 분석했다. 연구진은 콜드트랩의 규모를 추정했다. 콜드 트랩은 분화구를 중심으로 단열효과가 나타나는 등의 원인으로 물이 얼음으로 갇혀있는 것을 뜻한다.
연구진은 달의 영구음영 지역에 콜드트랩이 작은 것은 1㎝ 규모 큰 것은 1㎞ 규모로 있을 것이며, 그 총 규모는 최대 약 4만㎦에 달할 것으로 추정했다. 이는 한반도 면적의 2배에 약간 못 미치는 수준이다.
연구진에 따르면 달의 위도 80도 이상의 극지방에 있는 영구음영지역이 이러한 물이 존재하기 좋은 환경이며, 이 중 절반 이상인 60%가 달의 남극에 존재하는 것으로 추정된다.
달의 남극은 미국 주도의 국제 달 탐사 '아르테미스 프로젝트'의 착륙 및 거점 건설 목표지점이다. 이 지점이 착륙 지점으로 선택된 데는 얼음 형태의 물이 존재할 가능성 때문이었는데 이번 연구 결과로 그 근거가 탄탄해질 전망이다.
아르테미스 프로젝트는 달 탐사 기지 건설 뿐 아니라 우주 정거장 건설을 목표로 하고 있다. 남극의 물은 기지와 우주 정거장의 '보급' 문제를 해소할 가능성을 가지고 있다. 얼음 형태의 물을 정제해 불순물을 제거하면 식수로 활용할 수 있다. 또한 물을 분해해 수소와 산소를 얻어내 연료로 활용할 수도 있다.
달은 지구에 비해 중력이 약해 발사체 발사가 쉬워 장기적으로는 인류의 우주 진출의 발판이 될 수 있다. 실제로 아르테미스 프로젝트의 우주 정거장은 화성 탐사의 교두보 역할을 가지고 있다.
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| 달의 토양에 갇힌 물을 묘사한 모식도, 아래는 NASA의 적외선 천문학을 위한 성층권 천문대 소피아(SOFIA)의 이미지 (미 항공우주국 홈페이지 갈무리 Credits: NASA/Daniel Rutter) 2020.10.27 /뉴스1 |
한편, 나사는 B747기를 이용해 성층권에서 망원경으로 천체를 관측하는 비행천문대(SOFIA)를 사용한 달 관측 결과를 발표했다. 태양 빛이 도달하는 달의 지역에도 물이 포함됐다는 것. 이는 나사에 따르면 최초의 발견이다.
나사 연구진은 1㎥의 토양에 약 100~412ppm(100만분의 1)의 물이 포함됐으며 대략 350mL 정도 된다고 추측했다. 이는 사하라 사막의 토양에 비해 100배 정도 많은 양이다. 다만 이러한 물이 달 탐사에 활용 가능성이 있는지는 확인하지 못했다. 따라서 더 확실한 수원(水原)이 있는 달 남극 탐사 계획은 변동이 없을 전망이다.
이번 관측 결과는 태양이 비치는 영역에도 물 분자가 있을 가능성을 확인한 연구다. 최대 340℃까지 일교차가 있는 달의 가혹한 환경에서도 물이 어떻게 남아 있을 수 있었는 지, 어디서 왔는 지 새로운 연구가 이뤄져야한다. 이러한 과학적 의미가 있어 나사는 지난 22일 "달에 관한 흥미로운 발표가 예정됐다"고 과학계의 이목을 집중시켰다.
이번 연구 결과는 향후 달에 대한 관측 결과가 추가되면 추정치가 변동될 가능성이 있다. 현재 중국과 인도, 일본을 비롯한 각국은 달 탐사라를 추진하고 있다. 우리나라도 달 궤도선을 2022년 발사 에정이다. 특히 이 궤도선은 달의 남극 지방을 통과하는 '극궤도'를 돌며 정보를 수집할 예정이어서 향후 달 탐사에 귀중한 정보를 제공할 전망이다.
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| 한국의 시험용 달 궤도선(KPLO) 형상(항공우주연구원 제공)© News1 |
기사제공=뉴스1(시애틀N 제휴사)
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