달에서 가져온 표본에 40억년 전 지구 암석이?

48년전 아폴로 14호가 가져온 표본 ‘빅 버사’
“소행성 충돌로 달에 날아간 지구 파편” 분석

아폴로 14호가 가져온 달 암석. 화살표 부분이 이번 분석에서 지구의 파편으로 추정한 곳이다. USRA 제공

48년 전 아폴로 14호가 가져온 달 표본에 40억년 전 지구의 파편이 포함돼 있다는 연구 결과가 나왔다. 휴스턴의 미 항공우주국(NASA) 존슨우주센터에 보관중인 약 9kg 무게의 달 표본 14321, 일명 `빅버사'( Big Bertha)를 분석한 내용이다.

스웨덴 호주 공동연구진은 최근 국제학술지 '지구 및 행성 과학 저널'(Earth and Planetary Science Letters)에 발표한 논문에서, 이 암석은 지구 형성 초기인 하데스대(Hadean eon)에 속하는 40억년 전, 한 소행성이 지구와 충돌한 뒤 우주로 흩어진 파편 가운데 일부가 달에 당도해 달 표면 물질과 섞인 것으로 추정된다고 발표했다. 당시 달과 지구의 거리는 지금의 3분의1에 불과했다.

연구진은 이 암석의 조각에서 석영과 장석, 지르콘 성분을 확인했다. 이 성분들은 지구에서는 흔하지만 달에서는 매우 희귀한 물질이다. 연구진은 이 돌 조각의 화학 구성을 분석한 결과, 달과 같은 고온·환원 조건보다는 지구와 같은 온도·산화 시스템에 의해 만들어진 것이라는 결론을 내렸다.

잦은 소행성 충돌로 수많은 분화구가 생긴 원시 지구 상상도. USRA 제공

연구진이 추정한 이 돌의 달 여행 경위는 이렇다. 이 암석은 원래 지구 땅속 20km 깊이에 묻혀 있었다. 당시엔 소행성들이 지구에 거의 일상적으로 충돌하고 있었다. 이에 따라 수킬로미터 크기의 충돌분지 수천개가 지구 곳곳에 형성됐고, 그 영향으로 땅속 깊숙히 묻혀 있던 물질들이 땅 위로 솟아올랐다. 이후 다른 소행성과의 충돌으로 우주로 날아갔다 결국 달에 당도한 파편은 이곳에서도 몇차례의 소행성 충돌을 겪으며 39억년 전 땅속 60~80미터 지점에 묻혔다. 이 암석을 다시 땅 위로 끌어올린 건 약 2600만년 전 이곳에 충돌한 마지막 소행성이었다. 이 소행성이 달에 지름 340 크기의 콘 크레이터(Cone Crater)를 만들면서, 그 충격으로 땅속에 있던 `빅 버사'가 땅 위로 튕겨져 나왔다. 수천만년을 고요하게 보내던 이 암석은 1971년 아폴로 14호(1월31일~2월6일) 우주비행사에게 발견돼 다시 고향인 지구로 돌아왔다.

연구를 이끈 데이비트 크링 박사는 대학우주연구협회(USRA)가 낸 보도자료를 통해 "이 샘플은 태양계 형성 초기 10억년 동안의 강렬한 충돌기간이 남긴 유물"이라며 "그러나 이번 연구가 내린 결론이 지질학자들에겐 논쟁의 여지가 있을 수 있다"고 밝혔다.

곽노필 선임기자 [e-mail], ▶곽노필의 미래창 바로가기