호기심이 많은 토식이는 오늘도 넋을 잃고 하늘만 보고 있습니다. 마을에서는 송편을 빚고, 전도 부치느라 정신이 없는데 말이죠. 보아 하니 오늘의 관찰 대상은 밤하늘에 동그랗게 떠 있는 저 달이군요. 토식이는 무엇이 그렇게 신기한 것일까요? 토식이가 뭐라고 하는지 가까이 가서 한 번 들어봅시다.
달은 왜 항상 앞면만 보일까?
토식이의 말을 듣고 보니 언제나 달은 똑같은 얼굴만을 보여 주네요. 달의 모양은 매일 다른데 무슨 말이냐고요? 물론 초승달이나 보름달처럼 달은 위치에 따라 다른 모양으로 변해요. 하지만 달이 잘 보이는 맑은 날, 망원경을 이용해 관찰해 보면, 달 표면의 무늬는 항상 똑같다는
것을 알 수 있답니다.
공전주기와 자전주기가 똑같아요!
태양을 중심으로 하는 태양계의 천체들은 모두 공전과 자전을 해요. 공전은 한 천체가 다른 천체 주변을 도는 운동이고, 자전은 천체가 스스로 도는 운동을 말합니다. 지구의 경우, 태양 주변을 약 1년에 걸쳐서 공전하면서 24시간에 한 번씩 제자리에서 도는 자전을 하고 있지요.
지구의 위성인 달도 공전과 자전을 하고 있어요. 달은 29.5일 동안 지구 주변을 한 바퀴 돌지요. 게다가 달은 지구 주변을 한 바퀴 도는 동안 같은 속도로 스스로 한 바퀴를 돌아요. 공전 주기와 자전 주기가 같은 거지요. 그 결과 항상 같은 면이 지구를 향하게 되면서 지구에서는 언제나 달의 한쪽 면만 볼 수 있답니다.
달 생성의 비밀
“그렇다면 지구에서 볼 수 없는 달의 뒷면에는 무엇이 있는 거지? 진짜 옥토끼라도 살고 있나?”
아하, 토식이는 달의 뒷면에 무엇이 있는지가 궁금했군요. 달의 뒷면에는 과연 어떤 비밀이 있는 것일까요?
달의 앞면 vs 뒷면
달의 뒷면을 먼저 확인한 것은 1959년에 발사된 구 소련의 우주선 루나 3호예요. 이 때부터 달의 뒷면이 지구에서 보이는 앞면과 매우 다르다는 것을 알게 되었답니다.
우선 달의 앞면과 뒷면은 운석구덩이의 수가 매우 달라요. 앞면은 지구와 맞대고 있기 때문에 운석이 떨어지는 수가 비교적 적지요. 하지만 달의 뒷면은 외부에서 날아온 운석이 자주 충돌하기 때문에 운석구덩이가 많답니다.
또한 달의 뒷면에는 높은 산이 많아 앞면에 비해 평균 고도가 1.92㎞나 더 높아요. 반면에 앞면은 높은 산도 적고, 오래 전에 만들어진 운석구덩이들이 화산활동으로 메워져 비교적 평평하답니다.
이렇게 달의 앞면과 뒷면이 다른 이유는 무엇일까요? 과학자들은 달이 만들어지 는 과정을 통해 그 이유를 알 수 있을 거라 생각해 왔어요. 특히 미국의 *아폴로 계획으로 월석을 가져오게 되면서 연구가 활기를 띠게 되었답니다.
월석을 분석한 결과, 달은 산소 성분의 비율이 지구와 같았다는 사실을 알게 됐어요. 이를 통해 지구의 일부가 떨어져 나가 달이 되었을 거라는 생각을 하게 됐지요. 하지만 지구의 암석에 비해 철이 적게 들어 있어 다른 천체와 관련이 있을 가능성도 열어 주었답니다.
이처럼 달이 어떻게 만들어졌는지는 아직 정확하게 밝혀지지 않았어요. 과학자들은 지금도 다양한 연구를 통해 그 답을 찾고자 노력하고 있답니다.
달, 이렇게 만들어졌다!
유력한 가설 Big4
쌍둥이설(동시 생성설)
지구가 태양계에서 만들어질 때 달도 함께 만들어졌다는 가설이에요. 달의 나이가 지구의 나이처럼 약 46억 년이라는 사실을 잘 설명하지요. 하지만 이 가설은 지구가 달보다 철의 비율이 높다는 것을 설명할 수 없어요. 수성과 금성 등 다른 행성들은 구성 물질의 종류가 달라질 정도로 거리가 멀어요. 하지만 달과 지구는 거리가 가까워 동시에 만들어졌다면 같은 종류의 물질로 이루어져 있어야 하기 때문이지요.
포획설
우연히 지구 옆을 지나가던 천체가 지구의 중력에 의해 붙들려 궤도 운동을 시작했다는 가설이에요. 포획설은 지구와 달의 구성 성분이 다른 것을 잘 설명할 수 있지요. 하지만 우주 공간에 돌아다니는 운석은 달과 구성 성분이 매우 달라요. 오히려 철이 많이 포함되어 있지요. 게다가 컴퓨터로 지금의 달과 지구의 운동을 계산하자, 지나가는 천체를 붙잡아 지구의 위성으로 만들 가능성은 5%도 되지 않았답니다.
분리설
지구가 자전하면서 생긴 원심력 때문에 지구의 일부가 떨어져 나와 달이 되었다는 설명이에요. 그러나 지구의 자전 속도가 달 정도로 크고 무거운 천체를 분리하기에는 턱없이 부족하기 때문에 크게 주목을 받지는 못했답니다.
대충돌설
지구와 다른 천체가 충돌하면서 생긴 파편들이 모여 달이 되었다는 가설이에요. 대충돌설에 따르면 달의 나이가 지구와 같은 것은 지구의 파편을 가지고 있기 때문이에요. 또, 지구와 달의 구성 성분이 다른 것은 다른 천체의 파편이 섞여 있기 때문이지요. 다른 가설들에 비해 달의 생성 원인을 잘 설명할 수 있어, 가장 유력한 가설로 받아들여지고 있답니다.
달은 원래 O개였다?
“달이 어떻게 만들어졌는지 아직 밝혀지지 않았다니, 내가 연구해서 밝혀내야겠어. 근데 달은 언제까지 하늘에 떠 있을까?”
태양도 수명이 있다고 하는데, 달은 언제까지 저 모습으로 있을까요? 아주 오랜 세월이 지나면 아예 사라져 버리는 건 아닐까요?
달은 원래 2개였다?
지난 8월, 미국 산타크루즈 캘리포니아 대학교의 마틴 윳지 박사팀은 달의 앞면과 뒷면의 지형이 서로 다른 것에 대해 새로운 가설을 제시했어요. 원래는 달이 두 개가 있었는데, 그 두 개가 합쳐져 지금의 달이 됐다는 거지요. 그 동안 과학자들은 달의 핵이 중심에서 한쪽으로 치우쳐 있기 때문에 달의 앞면과 뒷면이 다르다고 생각했어요. 핵이 한쪽으로 치우쳐 있으면 균형을 이루지 못하기 때문에 한쪽에서만 지질 활동이 활발하게 일어날 수 있거든요. 윳지 박사팀은 뒷면의 지형을 살펴보던 중 높이 솟은 고지대에 주목했어요. 마치 기존의 달에 다른 천체가 달라 붙은 것처럼 보였거든요. 연구 결과, 약 10억 년 전 달 질량의 4%에 불과한 작은 달이 있었고, 두 개의 달이 합쳐져 현재의 달이 되었다는 결과를 얻을 수 있었답니다.
점점 멀어지는 달, 언젠가는 사라진다?
지구의 자전속도는 달과 멀어질수록 줄어들어요. 지금 지구는 24시간에 한 바퀴를 돌지만, 5억 년 전에는 21시간에 한 바퀴를 돌았다고 해요. 즉 5억 년 동안 달은 지구에서 멀어졌고, 지구의 자전 속도도 느려졌지요. 그렇다면 언젠가 달이 지구를 완전히 벗어나는 날이 올까요?
지금처럼 달이 조금씩 멀어지면 지구의 자전속도도 천천히 느려지게 돼요. 오랜 시간 동안 계속 멀어지면 지구의 자전속도가 달의 공전·자전속도와 모두 일치하는 순간이 오게 되지요. 그러면 달은 더 이상 지구에서 멀어지지 않게 된답니다. 이렇게 되면 지구를 중심으로 달의 반대 방향에 있는 사람들은 아예 달을 보지 못하게 될 거예요. 지구와 달이 완전히 마주보고 돌게 되기 때문이지요.
토식이와 함께하는 달 상식 OX퀴즈
“이 정도면 토순이에게 내가 얼마나 달에 대해 잘 아는지 자랑할 수 있겠지?”
아하, 토식이가 이렇게 달에 대해 고민을 한 것은 짝사랑하는 토순이 때문이었군요. 그럼 토식이
를 위해 달에 대한 재미있는 상식을 좀더 알아볼까요?
달 상식 OX퀴즈
하나, 달은 태양계 위성 중에서 가장 크다?
달은 태양계 천체에서 보기 드물게 반지름이 큰 위성이에요. 무려 1,738㎞나 되지요. 하지만 달이 가장 큰 위성은 아니에요. 가장 큰 위성은 목성의 4대 위성 중 하나인 가니메데랍니다. 가니메데의 지름은 무려 2,683㎞! 행성인 수성보다도 반지름이 크답니다. 정답 : X
둘, 달에는 물이 없다?
2010년 미국 항공우주국에서는 달 크레이터 탐지위성인 엘크로스를 달 표면에 충돌시켰어요. 충돌 때문에 발생하는 파편과 먼지로 달의 성분을 정밀 분석했지요. 그 결과 달의 극부분 토양은 5.6~5.8%의 수분을 포함하고 있다는 결론이 나왔어요. 깊이 1m, 지름 10㎞의 범위로 치면 무려 38억ℓ에 달하는 물이 있는 셈이지요. 과학자들은 이 물이 달의 표면 아래에서 얼음 형태로 존재하고 있다고 추측하고 있어요. 정답 : X
셋, 달의 크기가 점점 줄어들고 있다?
미국 스미스소니언 항공우주박물관의 토머스 워터스 박사는 달의 반지름이 변했다고 발표했어요. 달 표면에 있는 14개의 단층을 조사한 결과, 10억 년 전에 비해 183m가 줄었다는 거지요. 과학자들은 이 이유를 달 내부의 암석이 식어 부피가 줄었기 때문이라고 추측하고 있답니다. 정답 : O
“토식아~! 여기서 계속 달만 보고 있으면 어떡하니? 와서 심부름도 좀 하고, 맛있는 음식도 먹으렴. 달구경은 추석날 온 가족이 다 같이 하자꾸나.”
달을 보며 호기심을 불태우던 토식이는 추석을 쇠러 마을로 돌아가네요. 하지만 토식이 덕분에 친구들은 달에 대해 많은 것을 알게 되었지요? 단순히 지구 주변을 빙빙 도는 줄만 알았던 달은 많은 비밀을 품고 있는 흥미로운 천체였어요. 친구들이 자라서 그 비밀을 밝혀 내게 된다면 토식이에게도 꼭 알려 주세요!
