[과학 이야기] 지구 '용암의 바다'가 테이아 충돌 때 달 만들어

달은 태양계 초기에 '테이아(Theia)'라는 화성 크기의 행성이 원시 지구와 충돌하면서 만들어진 것으로 알려져 있다. 충돌 때 생긴 파편이 지구 궤도에서 응집하면서 달이 됐다는 것이다.

이는 달 형성에 관한 가장 유력한 모델로 받아들여지고 있지만 허점도 갖고 있다. 컴퓨터 모의실험을 수없이 했지만 달의 주요 구성 물질이 실제와는 달리 테이아의 파편으로 나온다는 점이다. 달이 지구와 비슷한 물질로 돼 있다는 것은 아폴로 탐사 등을 통해 확인된 움직일 수 없는 사실인 것을 고려하면 모델 자체가 흔들릴 수 있는 작지 않은 허점이다. 그러나 지구가 용암으로 덮였을 때 테이아가 충돌했다면 지금과 비슷하게 지구 물질로 구성될 수도 있다는 연구결과가 나와 달 형성 이론의 한계를 극복할 수 있을지 주목받고 있다.

예일대학과 과학전문 매체 등에 따르면 일본 문부과학성 산하 해양연구개발기구(JAMSTEC) 연구원 호소노 나츠키 박사가 이끄는 연구팀은 천체의 밀도를 조정할 수 있게 '달 형성 표준모델'을 수정해 모의실험을 진행한 결과를 과학저널 '네이처 지구과학(Nature Geoscience)' 최신호에 실었다.

지구는 태양이 형성되고 약 5천만년 뒤인 원시 지구 때 용암의 바다로 덮여있던 시기가 있었다. 행성을 만들고 남은 잔해들이 지구에 계속 충돌하면서 그 에너지로 행성 전체 또는 적도 근처의 표층이 녹아내렸다.

달 형성 표준모델에서는 이런 시기를 고려하지 않고 지구와 테이아가 고체로 된 상태만 상정하고 모의실험을 해왔으며, 연구팀은 이를 반영하기 위해 천체 밀도를 바꿔가며 모의실험을 했다.

그 결과, 지구 표층을 용암이 덮고 있는 상태에서 고체로 된 테이아가 충돌하면, 그 충격으로 상당량의 용암이 우주로 흘러나가 지구 궤도를 돌다가 달이 되는 것으로 나타났다.

이때 달의 약 70%는 지구 성분으로 구성돼 40% 그쳤던 고체 상태 충돌 때와는 사뭇 다르게 나타났다.

이번 연구결과는 테이아 충돌설의 허점을 보완하기는 했으나 앞으로 다른 연구진을 통해 검증이 필요한 것으로 지적됐다.