태양계 이야기 1111 - 43.2억 년 전 달에 거대 충돌이 있었다

(Assessment of lunar provenance of the NWA 2995 meteorite. Credit: Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02380-y)

달에는 수많은 크레이터가 존재하지만, 특히 큰 충돌이 있었던 시기는 42억 년 전에서 38억 년 전 사이입니다. 본래 초기 태양계에는 안쪽 궤도까지 큰 크기의 소행성과 혜성이 있었는데, 이 시기 행성과 위성에 다수 충돌하면서 정리됐습니다.

이 시기 충돌한 소행성과 혜성의 흔적은 지구에서는 대부분 사라졌지만, 달 표면에는 아직도 남아 있습니다. 달에 있는 거대 분지 지형은 이 시기 형성된 것들이 많습니다. 맨체스터 대학의 캐서린 조이(Katherine Joy) 교수가 이끄는 국제 연구팀은 이 가운데 달의 뒷면에 있는 남극 에이트켄 (South Pole-Aitken (SPA)) 분지의 생성 시기를 조사했습니다.

본래 연구팀이 조사하던 것은 2005년 알제리에서 발견된 노스웨스트 아프리카 2995 (Northwest Africa 2995)라는 운석이었습니다. 과학자들은 이 운석이 소행성이 달에 충돌한 후 튕겨져 나온 파편이 지구에 떨어진 것으로 분석했습니다. 구성 성분이 지구가 아닌 달과 같기 때문입니다.

연구팀은 이 운석이 기원한 장소를 찾기 위해 지금까지 달 표면을 관측한 탐사선들의 데이터를 분석했습니다. 그 결과 남극 에이트켄 분지가 가장 가능성 높은 장소로 지목됐습니다. 이 분지의 지름의 2000km에 달합니다. 운석에 대한 분석 결과 이 분지가 형성된 것은 당초 예상보다 1억2000만 년 정도 전인 43억 2000만 년 전으로 파악됐습니다.

달에 생긴 여러 개의 크레이터는 지금은 사라진 지구의 초기 크레이터를 추정할 수 있다는 데서 중요합니다. 달과 지구는 초기에 지금보다 훨씬 가까운 위치에 있어 접근한 소행성과 혜성이 달과 지구에 골고루 충돌할 수밖에 없는 상황이었기 때문입니다.

그리고 엉뚱한 상상 같지만, 46억 년 전 대충돌로 형성된 초기 지구와 달 주변에는 아직 충돌하지 않은 작은 위성들도 있었지 않았을까 생각합니다. 시기적으로 좀 앞선 충돌이라면 어쩌면 과거 사라진 지구의 초기 위성 중 하나가 아니었을까 하는 생각도 드네요.

참고

https://phys.org/news/2024-10-scientists-date-moon-oldest-impact.html

K. H. Joy et al, Evidence of a 4.33 billion year age for the Moon's South Pole–Aitken basin, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02380-y

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