(Grooves and gashes associated with the Imbrium Basin on the moon have long been puzzling. New research shows how some of these features were formed and uses them to estimate the size of the Imbrium impactor. The study suggests it was big enough to be considered a protoplanet. Credit: NASA/Northeast Planetary Data Center/Brown University)
달은 태양계의 다른 천체들과 마찬가지로 과거 수많은 소행성 충돌을 겪었습니다. 달의 표면에는 고스란히 그 역사가 남아있습니다. 지질 활동이 거의 없는데다 표면을 침식할 물과 대기도 없기 때문입니다. 하지만 그럼에도 불구하고 일부 거대한 충돌의 흔적은 오히려 찾기 어려울 수 있습니다.
과학자들은 달에 존재하는 임브리움 분지 (Imbrium Basin)이 일종의 충돌 분화구라는 점은 인식했지만, 그 크기는 80km 정도에 불과한 것으로 생각했습니다. 하지만 브라운 대학의 피트 슐츠 교수(Pete Schultz, professor of earth, environmental and planetary sciences at Brown University)가 이끄는 연구팀은 임브리움 분지와 그 주변 지형을 정밀하게 분석하고 실험을 통해 사실은 그보다 훨씬 큰 충돌 크레이터의 흔적임을 입증했습니다.
새로운 연구 결과에 의하면 이 분지에 충돌한 소행성은 대략 150마일 (240km 정도) 지름을 가진 소행성으로 38억년 전 달에 충돌했습니다. 이는 행성을 형성했던 거대 소행성인 원시 행성 (proto planent)에 해당하는 크기입니다.
연구팀은 이를 검증하기 위해서 달 표면의 여러 충돌 크레이터를 분석하는 한편 나사의 에임즈 연구소에 있는 Vertical Gun Range를 이용해 충돌 모의 시험을 진행했습니다. 이 충돌 장치는 진공 상태에서 시속 16,000 마일로 물체를 발사해 충돌시키는 장치입니다. 덕분에 과학자들은 반복 충돌 실험을 통해 충돌 분화구와 충돌 각도에 따라 파편이 퍼지는 양상을 연구할 수 있습니다.
(Comparison of scours produced by the impactor in experiments (above) and those produced in a computational model of a 100 km diameter asteroid (red pattern, below). Physical processes affecting the fate of the projectile observed in the laboratory experiments at high speeds also apply at much larger scale. Credit: Peter Schultz)
(Drawing on impact experiments using the NASA Vertical Gun Range, researchers have been able to estimate the size of the asteroid that created the moon's Imbrium Basin. Images from laboratory impacts capture the crumbling impactor in flight following a high-speed impact into a cylinder using the Ames Vertical Gun Range. On the moon, bits of the crumbling impactor made grooves across the moon's surface. The trajectories of the grooves were used to estimate the size of the impactor. Credit: Schultz Lab/Brown University)
(Trajectories of debris ejected from the Imbrium impact basin on the Moon determined by the orientations of grooves and elongate secondary craters (along with locations of the Apollo landing sites). One set does not converge; rather, they form parallel trends that correspond to the fragments originating from different portions of the Imbrium asteroid, rather than ejecta from the Moon. Credit: Peter Schultz)
태양계는 38억년 정도 전에 수많은 소행성이 안쪽으로 이동하면서 내행성에 충돌하는 후기 대폭격기를 겪었습니다. 대부분은 원시행성보다는 작은 천체였지만, 아마도 마지막으로 충돌하지 않고 남았던 최후의 원시행성이 달과 충돌하면서 거대한 흔적을 남겼던 것으로 보입니다.
비록 지금까지 많은 연구가 이뤄졌지만, 아직 우리는 달에 대해서 모르는 것이 많은 것 같습니다.
참고
Origin and implications of non-radial Imbrium Sculpture on the Moon, Nature, nature.com/articles/doi:10.1038/nature18278
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