원자력/우주항공

최초로 달뒷면 지하 천부층 구조 규명

발행일 : 2020 / 02 / 28

중국과학원 국가천문대 연구팀은 창어(嫦娥) 4호의 월면차 위투(玉兔) 2호에 탑재된 달탐사 레이더를 사용해 최초로 달뒷면 착륙지역 지하 40m 이내의 지질분층구조를 규명함과 아울러 해당 구간은 저소모 달토양물질 및 대량의 다양한 크기의 돌덩어리로 구성되었음을 발견하였다. 해당 성과는 충돌과정이 달표면에 대한 개조, 화산활동 규모 및 역사 등을 밝히는데 중요한 의미가 있다. 해당 성과는 “Science Advances”에 온라인으로 게재되었다.

창어 4호 탐사선은 베이징시간으로 2019년 1월 3일 달뒷면에서 가장 오래되고 가장 큰 남극-아이트켄(South Pole–Aitken) 분지 내 폰카르만 충돌구 밑바닥에 성공적으로 착륙했고 달탐사 레이더는 2019년 1월 4일 오전 9시 29분 35초에 작동을 개시하였다. 이번에 거둔 연구 성과는 지난 두 번의 달의 낮 동안에 500MHz 고주파채널 레이더로 탐측한 데이터에 기반한 것이다. 연구팀은 앞서 획득한 물성 파라미터 및 레이더 영상에 근거해 106m 월면차 주행노선 지하 40m 범위에서 3개 비일차적 표층 층서단위를 식별해냈다. 첫 번째 층서단위는 달표면 지하 12m 구간의 세립질 달토양으로 소량 돌덩어리를 함유한다. 동 달토양층은 다수 서로 겹쳐진 충돌구 분출물질 위에 형성되었고 이러한 분출물질은 아마도 주변의 핀센(Finsen) 및 폰카르만 L충돌구 등에서 비롯되었을 것으로 추정된다. 두 번째 층서단위는 지하 12m에서 24m까지의 레이더 영상에서 에코 세기(Echo intensity)가 가장 강한 구간이다. 이는 해당 구간에 대량 돌덩어리가 존재함을 나타낸다. 심지어 쇄석층 및 쇄석무지를 형성하는데 이는 분출물질 퇴적이 전면적 뒤덮기식 뿐만 아니라 물질 간 전단, 혼합, 섭입 및 2차 충돌구 구조적 외란(structural disturbances) 등 복잡한 지질과정을 동반했음을 입증한다. 세 번째 층서단위는 지하 24m부터 40m까지 구간으로서 레이더 에코 명암이 교체적으로 변화하였다. 해당 구간은 시기별로 보다 유구한 분출물질의 퇴적 및 풍화산물로 형성되었다. 지하 40m 아래의 레이더 신호는 미약하여 고주파채널 레이더신호로 그 물질적 특성을 추정할 수 없었다. 해당 지역의 지질역사와 결합해 창어 4호 착륙점 인근 달표면 40m 아래는 완전한 달의 바다 현무암(lunar mare basalt)일 것으로 추정된다.

연구팀은 창어 4호 달탐사 레이더 직접적 제자리 측정을 통해 달뒷면 지하 천부층 관련 첫 번째 레이더영상, 달표면 아래 물질의 특성 파라미터, 분출물질 내부 층서 서열 등을 획득하였다. 해당 연구는 최초로 달뒷면 지하구조를 규명함으로써 달의 충돌 및 화산활동 역사에 대한 이해를 풍부히 하였고 또한 달뒷면의 지질학적 변화 연구에 새로운 시사점을 제공하였다.

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