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달기원 운석으로부터 실리카의 초....

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글쓴이 최고관리자 등록일 13-04-26 17:47
조회 997
    - 27억 년 전에 발생한 달의 소천체 충돌 기록 -

    도호쿠대학 대학원 이학연구과 지학전공 연구그룹은 공립재단법인 고위도광과학연구센터, 히로시마대학, 오카야마이과대학과 공동연구에 의해 지구에 낙하한 운석에서 초고압 환경에서만 생성하는 실리카의 초고압상을 발견하였다. 이 운석은 달에서 날라 온 것으로 27억 년 전에 달에 소천체가 충돌하였을 때 seifertite가 생성하였다. 이때에는 40만 기압 이상의 초고압 환경이 달 표층에서 발생하였다. 달에서는 38~41억 년 전에 무수히 집중적인 운석충돌이 일어난 것으로 예측되고 있지만, 본 연구팀에 의한 발견은 격렬한 운석충돌이 달에서 27억 년 전까지 계속되었을 가능성을 시사한 것이다. 또한 달 바로 옆에 위치하고 있는 지구에도 동일하게 격렬한 운석충돌이 발생하여 진화되어 지구의 원시 생명권에 영향을 주었을 가능성도 있다.

    달에는 무수한 크레이터(crater)가 있으며, 달의 표층에는 레고리스라는 파괴된 암석으로 이루어진 층이 두껍게 퇴적되어 있다. 무수한 크레이터와 두꺼운 레고리스 층의 존재로부터 달에서 격렬한 운석충돌이 일어났다고 상상할 수 있다. 태양계 내에는 크고 작은 다양하고 무수한 천체가 존재하고 있어 서로의 궤도가 교차하면 충돌이 발생한다. 태양계가 형성된 직후에는 현재 보다 훨씬 많은 다수의 소천체가 태양계 내에 존재하여 충돌을 반복하였다. 천체끼리 충돌하면 그 때 발생하는 충격파로 상당히 높은 압력이 발생한다. 천체를 구성하는 물질에 높은 압력을 가하면 보다 고밀도의 물질(고압상)로 변화한다. 즉, 고압상의 존재는 과거 천체 충돌의 기록이라고 할 수 있다. 실제로 태양계 형성 시의 흔적인 소천체에서 날라 온 운석에는 다수의 고압상이 포함되어 있다. 그러나 달에는 격렬한 운석 충돌의 흔적이 있지만 지금까지 고압상은 발생되지 않았다.

    본 연구팀은 달에 기원을 가진 운석의 한 개를 입수하였다. 이 운석은 Northwest Africa(NWA) 4734로 2006년에 모로코에서 회수된 운석이다. NWA 4734는 현무암으로 구성되어 있으며, 달의 바다에서 날라 온 것으로 생각된다. 연구팀이 NWA 4734를 광학현미경 및 전자현미경으로 관찰한 결과, 실리카(SiO2)에 실리카 고압상 특유의 조직을 발견하였다. 이 조직은 마이크로미터 크기의 초미세 조직이기 때문에 미세가공 장치인 집속이온빔 가공장치로 그 일부를 잘라내어 강력한 방사광을 이용한 X선 회절시험을 대형방사광시설(SPring-8)에서 수행하였다. 그 결과, 이 실리카 고압상은 α-PbO2형 실리카상(Seifertite)이라는 것을 알았다.

    Seifertite는 1999년에 화성에서 날라 온 운석에서 처음으로 발견되었지만, 화성 기원 이외의 운석에서 발견한 것은 처음이다. Seifertite는 다이아몬드 엔빌 셀(Diamond Anvil Cell, DAC)이라고 하여 초고압 발생장치를 이용하여 인공적으로 합성되었으며, Seifertite의 합성에는 적어도 40만 기압 이상의 초고압 조건이 필요하다는 것을 알았다. 때문에 Seifertite를 포함한 달 기원 운석 NWA4734는 적어도 40만 기압 이상의 초고압 환경에 존재하였다는 것을 의미한다. 달의 표층에서 이러한 초고압 환경이 발생하는 것은 운석 충돌 이외에는 없다.

    NWA 4734의 방사연대 자료로부터 이 운석 충돌이 27억 년 전에 일어났다는 것을 알았다. 지금까지의 연구에서는 달에서 38~41억 년 전에 집중적인 운석 충돌이 발생하였다고 예상하여 후기 운석 중폭격기라고 불리고 있다. 2년 전에 본 연구팀이 후기 운석 중폭격기를 증명할 고압상의 존재를 처음으로 밝혀내었다. 그리고 이번에 27억 년 전의 Seifertite의 발견은 후기 운석 중폭격기 후에도 적어도 27억 년 전까지 달에서 격렬한 운석 충돌이 지속되었을 가능성을 시사한다.

    지구는 달 바로 옆에 위치하고 있다. 달에서 발생한 운석의 중폭격은 지구에서도 일어났을 가능성이 있다. 27억 년 전에 지구에서는 원시생명권이 형성되었을 것이다. 운석의 중폭격은 원시 생명권의 진화에도 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 지구에도 운석 충돌의 흔적으로 다수의 크레이터가 확인되었지만, 고대의 것은 이미 소실되었다. 한편 달에는 달 형성 후(45억 년 전)부터 지금까지 운석 충돌사가 거의 보존되어 있다고 생각된다. 달에 기록된 운석 충돌사를 연구함으로써 지구에의 운석충돌사도 밝혀낼 수 있을 것으로 기대된다.

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