달의 기원, 달은 어떻게 만들어 졌나?

 오늘은 음력 15일 그러니까 보름입니다.

 그래서 밤하늘을 보시면 아주 동그란 달을 볼 수 있으며, 아침 출근 때 퇴근 때 달이 지평선 근처에 있으면 좀 더 커다란 달을 볼 수 있습니다.

 이런 달, 우리에게 밀물 썰물을 만들어주고 여러가지 영향을 주는 달 어떻게 만들어졌는지 아세요?

 이번에은 달의 기원에 대해서 이야기해 보도록 하겠습니다.

 

한겨레 기사 갈무리

달의 기원, 새로운 시뮬레이션으로 밝혀졌다?

 NASA와 영국 더럼 대학교 연구팀이 수행한 최신 고해상도 시뮬레이션 연구 결과, 달의 형성 과정에 대한 새로운 이론이 제시되었습니다.

 이 연구에 따르면, 달은 지구와 화성 크기의 천체인 '테이아(Theia)'가 충돌한 직후 단 몇 시간 만에 형성되었을 가능성이 있습니다.

 

 기존의 이론들은 달이 충돌 후 수개월에서 수년에 걸쳐 천천히 형성되었다고 제안했습니다.

그러나 이번 연구는 충돌 후 불과 몇 시간 만에 달이 형성될 수 있다는 놀라운 결과를 보여주었습니다.

 

 시뮬레이션 결과에 따르면, 충돌 후 약 4시간 만에 원시 달의 모태가 지구 궤도에 안착하고, 7시간이 지나면 주변의 작은 파편들이 정리되며, 하루가 지나면 지구와 달의 기본적인 형태가 갖춰집니다.

 이는 '로마는 하루아침에 이루어지지 않았다'는 격언과는 달리, 달은 실제로 '하루아침'에 형성되었을 가능성을 보여줍니다.

 

 

달 형성을 시뮬레이션한 해상도는?

 이번 연구에 사용된 시뮬레이션은 달의 기원을 연구하기 위해 수행된 시뮬레이션 중 가장 높은 해상도와 세부 사항을 구현할 수 있는 프로그램으로 채택되었습니다.

 연구팀은 시뮬레이션의 입자 개수를 10만 개부터 1억 개까지 늘려가며 결과를 비교했습니다.

 이는 기존의 표준 시뮬레이션 해상도인 10만~100만 개의 입자를 크게 뛰어넘는 수준입니다.

 

 각 입자는 14km 크기에 10조 톤의 질량을 가진 것으로 설정되었습니다.

 이러한 고해상도 시뮬레이션을 통해 연구진은 기존 연구에서는 볼 수 없었던 새로운 양상을 관찰할 수 있었습니다.

 시뮬레이션은 SWIFT(SPH With Inter-dependent Fine-grained Tasking)라는 컴퓨터 프로그램을 사용하여 수행되었으며, 영국 더럼 대학의 슈퍼컴퓨터 'COSMA'를 활용했습니다.

 

 

달의 기원 연구를 위한 시뮬레이션이란?

 달의 기원을 연구하기 위한 시뮬레이션은 컴퓨터를 이용해 지구와 테이아의 충돌 과정을 재현하는 것입니다.

 이러한 시뮬레이션은 중력 상호작용, 물질의 특성, 천체의 역학 등 물리학 법칙을 고려하여 설계됩니다.

 연구자들은 충돌 각도, 속도, 질량, 회전 속도 등 다양한 변수를 조정하며 수백 가지의 시나리오를 테스트합니다.

 이를 통해 달의 질량, 궤도, 화학 조성 등 현재 관측되는 특성을 가장 잘 설명할 수 있는 형성 과정을 찾아냅니다.

 

 SWIFT 프로그램은 대량의 물질에 작용하는 중력과 유체역학적 힘이 복잡하게 얽혀 항상 변화하는 모습을 면밀히 시뮬레이션하도록 설계되어 있습니다.

 이러한 첨단 기술을 활용하여 연구팀은 달의 기원에 대한 새로운 통찰을 얻을 수 있었습니다.

 

달의 기원과 진화는 어떻게 이루어졌나요?

 새로운 시뮬레이션 결과에 따르면, 달의 기원과 진화 과정은 다음과 같이 이루어졌을 것으로 추정됩니다.

• 약 45억 년 전, 지구와 화성 크기의 천체인 테이아가 충돌했습니다.
• 충돌 후 약 4시간 만에 원시 달의 모태가 지구 궤도에 안착했습니다.
• 충돌 후 7시간이 지나면 궤도 주위의 작은 파편들이 정리되었습니다.
• 충돌 후 하루 정도가 지나면 지구와 달의 기본적인 형태가 갖춰졌습니다.
• 이후 달은 천천히 식어갔으며, 외부 물체들의 지속적인 충돌로 인해 크레이터와 같은 지형이 형성되었습니다.
• 시간이 지남에 따라 달은 지구로부터 점점 멀어져 현재의 위치에 이르게 되었습니다.

 이러한 새로운 시뮬레이션 결과는 달의 화학적 조성이 지구와 매우 유사하다는 점을 잘 설명해 줍니다.

 또한 달의 기울어진 궤도와 같은 특징들도 이 모델을 통해 설명할 수 있게 되었습니다.

 앞으로 NASA의 아르테미스 프로그램을 통해 달의 다른 부분과 깊은 곳의 암석 샘플을 분석하게 되면, 이러한 이론을 더욱 정확하게 검증할 수 있을 것으로 기대됩니다.

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