현재는 달의 내부가 거의 식은 상태로 생각되지만, 달 역사의 초창기에는 활발한 화산 활동과 용암 분출이 있었습니다. 이와 같은 사실은 현재 달 표면에 남아있는 다양한 화산 지형에 의해 확인할 수 있습니다. 사실 수십 억년 전이 아니라 비교적 최근인 5,000만년 전의 화산 활동의 증거가 발견된 적도 있죠. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2014/10/Young-Volcanism-on-the-moon.html 참조) 그런데 달 내부는 어떨까요?
퍼듀 대학의 제이 멜로쉬(Jay Melosh) 교수는 지난 3월 17일 열린 달 및 행성 과학 학회(Lunar and Planetary Science Conference) 에서 달 표면 아래 지하에는 거대한 용암 동굴(Lava tube)이 있을 지도 모른다고 주장했습니다.
연구팀은 달 내부를 탐사할 순 없었지만, 달 표면의 용암 지형을 분석해 달 지하에 얼마나 큰 용앙 동굴이 존재할 수 있는지를 분석했습니다. 지구에서의 관측을 토대로 생각해 보면 달에도 거대한 용암 동굴이 생길 가능성은 충분합니다.
달 표면에 있는 대규모 용암 지형인 sinuous rilles 의 크기와 그 지하에 존재할 수 있는 용암 동굴의 크기를 분석한 결과는 상당히 놀라운 것이었습니다. 달에는 폭이 10km도 넘는 거대한 sinuous rilles가 존재하는데, 용암 동굴의 크기도 그 정도까지 커질 수 있다고 합니다. 다만 이 정도로 거대한 용암 동굴이라면 자체 무게를 이기 못하고 붕괴될 수 있습니다.
연구의 주저자인 퍼듀 대학의 데이비드 블레어(David Blair)는 달의 지하에 용암 동굴이 생성되는 경우 어느 정도 크기까지 안정하게 있을 수 있는지를 조사했습니다. 그 결과는 1km가 넘는 거대한 용암 동굴이라고 해도 만약 아치 형태라면 충분히 견고하게 유지될 수 있다는 것입니다. 형태와 동굴 벽의 지질상태에 따라서는 아마도 5km 나 되는 거대한 크기도 가능할지 모른다는 것이 연구팀의 생각입니다.
(달에 존재할 지도 모르는 지하 용암 동굴과 필라델피아 시 중심지의 크기 비교. The city of Philadelphia is shown inside a theoretical lunar lava tube. A Purdue University team of researchers explored whether lava tubes more than 1 kilometer wide could remain structurally stable on the moon.
Credit: Purdue University/courtesy of David Blair )
이런 거대한 용암 동굴이 이론적을 가능한 이유는 중력 때문입니다. 달의 중력은 지구의 6분의 1 수준에 불과합니다. 당연히 지지해야 할 하중이 6분의 1로 줄어듭니다. 여기에 지구에서라면 문제될 수도 있는 물에 의한 균열과 침식 작용도 달에서는 없습니다. 덕분에 아주 거대한 용암 동굴이라도 충분히 살아남을 수 있습니다. 폭이 최대 5km, 그리고 길이는 훨씬 긴 용암 동굴도 이론적으론 가능하다는 이야기입니다.
물론 이론적인 가능성이 존재 자체를 입증해주는 것은 아니지만, 흥미로운 이야기인 점은 분명합니다. 만약 이런 거대 동굴이 있고 외부와 완전히 차단되어 있다면, 먼 미래에 인류가 여기에 도시를 건설할 수도 있는 일이기 때문이죠.
달에는 대기와 강력한 자기장이 없기 때문에, 달 표면에 있으면 태양과 다른 우주에서 날아오는 고에너지 입자와 방사선에 그대로 노출됩니다. 이를 피할 수 있는 가장 좋은 방법은 지하로 숨어드는 것입니다. 나사의 미래 달 기지 계획에서는 항상 지하 기지 형태나 혹은 표면을 흙으로 덮은 형태의 우주 기지가 고려되었습니다.
만약 거대한 용암동굴이 (굳이 폭 5km 까지는 아니더라도) 달 내부에 존재한다면, 이는 인류가 사용할 수 있는 달 기지의 역할을 할 수 있습니다. 밀폐된 거대 용암 동굴에 공기를 넣고 거주지를 건설한다면 비용을 크게 줄일 수 있을 것입니다. 따라서 꽤 흥미로운 가정이기는 하지만, 아마도 실제로 이런 용암 동굴이 존재하고 인류가 여기에 삶의 터전을 건설하는 일은 설령 가능하다고 해도 먼 후손들의 몫이 될 것입니다.
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