[과학 이야기] 달 표면 토양 알갱이에 붙은 물 분자 이동 규명

달이 태양 빛을 받은 곳의 표토 알갱이에는 적은 양의 물 분자가 붙어있으며, 한낮에 온도가 절정에 달하면 이 물 분자들이 표토 알갱이에서 떨어져 나와 인근으로 이동하는 것으로 나타났다.

행성과학연구소(PSI)에 따르면 수석 과학자 어맨다 헨드릭스 박사가 이끄는 연구팀은 미국항공우주국(NASA)의 '달 정찰위성(LRO)' 자료를 분석해 얻은 결과를 과학저널 '지구물리학연구회보(Geophysical Research Letters)'에 실었다.

헨드릭스 박사 연구팀은 LRO에 탑재된 원(遠) 자외선 분광기인 '리먼 알파 매핑 프로젝트(LAMP)' 측정 자료를 활용했다. 이 자료들은 온도와 시간, 지형 등에 따라 매일 다르게 나타나는 달 표면의 물 분자 분포와 일치했다.

이 물 분자들은 표토 알갱이에 단단히 붙어있다가 한낮에 표면 온도가 절정에 달할 즈음 열로 인해 떨어져 나와 분자 형태를 유지할 수 있는 인근의 온도가 낮은 다른 알갱이를 찾아 움직여 그 분포는 매일 다르게 나타난다.

물 분자는 온도가 내려가면 다시 표토 알갱이에 붙게 된다.

이는 달의 물이 극지 충돌구의 햇빛이 닿지 않는 곳에서 얼음 형태로만 존재할 것으로 생각되던 것과는 차이가 있다. 또 달에 존재하는 물의 최대 원천은 태양풍에 섞여 있는 양성자(수소이온)일 것으로 여겨져 왔지만 이번 연구에서는 다른 결과가 나왔다.

태양풍에 실려 오는 양성자가 원천이라면 달이 지구 뒤에 위치해 지구 자기장의 보호를 받을 때는 태양풍이 미치지 않아 물의 원천도 작동하지 않아야 한다. 그러나 이번 연구에서는 달이 지구 자기장에 있을 때 물 분자에 어떤 변화도 관측되지 않았다.

이는 LAMP가 측정한 물 분자들이 태양풍에 의해 즉석에서 만들어지는 것이 아니라 시간을 갖고 축적된 결과라는 점을 보여주는 것이라고 연구팀은 해석했다.

헨드릭스 박사는 "이런 결과는 달에서 이뤄지는 물의 순환에 대한 이해를 돕고, 궁극적으로는 미래의 달 탐사 때 인간이 이용할 수 있는 물을 확보하는 방안을 마련하는 데 도움을 줄 것"이라고 했다.