미스테리한 달의 나이, 생각보다 많다?

달은 지구보다 더 먼저 만들어졌다?

달의 생성과정 가설들 중 하나는 ‘분리설’이다. 달이 지구에서 분리되었다고 믿는 가설이다. 허나 이는 아래에서 설명하겠지만, 오류가 너무 많다.

지구 생성 초기에는 뜨거운 용암 덩어리었기 때문에 지금과는 달리 다소 말랑말랑하던 상태였다. 이렇게 지구가 생성되고 나서 얼마 후 거대한 행성이 지구와 충돌하여 지구에서 떨어져 나간 파편 일부가 달이 되었다라고 보는 가설이 바로 이 ‘분리설’인데, 이 ‘분리설’을 뒤엎는 연구 결과가 나왔다.

1969년 인류 최초로 달에 착륙한 아폴로 11호가 달 암석 표본을 채취해 온 암석을 조사해본 결과, 약 43~45억 년 전으로 측정되었다. 심지어 해당 암석보다 약 10억년이나 더 오래된 토양도 발견되었다. 이는 지구보다 8억년 더 먼저 생성되었다는 증거가 된다. 즉 달의 암석은 그곳에 있던 흙보다 훨씬 나중에 생성되었다는 사실이 밝혀졌다. 과학자들의 분석 결과, 달의 흙은 암석보다도 최소 10억년 전에 생성되었다고 한다. 따라서 대부분의 경우 흙은 근처의 암반이 부서져서 만들어진 것이라는 일반적인 상식을 고려해 본다면 달의 경우를 쉽게 납득할 수 없을 것이다. 그러나 암반 과학자들은 달의 토양이 암석으로부터 생성된 것이 아니라 다른 곳에서 유출된 물질이 쌓여 생성된 것이라고 주장한다. 리차드 G 호글랜드 박사는 아폴로 11호가 가져온 달의 토양을 근거하여 달의 나이가 약 53억 년 전이라 주장한다.

그런데 우리는 지구의 생성 시기를 약 45억 4000만 년 전으로 추정하고 있다. 게다가 태양계가 형성된 것은 약 50억년 전이다. 그런데 지구의 위성인 달의 나이는 무려 53억년이다. 다시 말해, 달이 태양계보다도 더 오래 되었거나 태양계와 거의 동시에 생겨 났다고 할 수 있다.

하지만 올해 1월, 미국 UCLA 멜라니 바보니 교수 등을 중심으로 한 연구팀은 국제저널 「사이언스 어드밴스」에 발표한 논문을 통해 1971년 아폴로 14호가 달에서 채취해온 자갈과 토양 광물 지르콘 샘플에 함유된 우라늄, 납 성분 등을 분석한 결과, 달은 태양계의 생성으로부터 6000만년 이내에 만들어졌음을 확인했다고 밝혔다. 바보니 교수는 달의 나이는 45억 1000만 년에서 바뀌지 않을 것이라고 확신하면서 오차범위를 감안하더라도 45억 2000만 년이 넘지 않을 것이라고 말했다. 달이 태양계 생성 이후 6천년만 년 이후 생성되었다고 보는 것이다.

그래서 현재 가장 유력한 가설은 ‘대충돌설’이다. 최근 달이 지구의 고리에서 태어났을 수 있다는 연구 결과가 발표돼 대충돌설에 힘을 실어주었다. 아주 오래 전 화성 크기만 한 천체가 지구에 부딪혀 부서진 조각들이 뭉쳐져 달이 되었다고 한다. 그런데 조각들은 뭉쳐지기 전, 지구 주변에 고리 형태로 머물렀다. 처음엔 뒤죽박죽 떠 있었는데 지구가 계속 자전하고, 지구 적도면과 수직을 이루는 방향의 힘이 약해져 조각들이 지구의 허리 부분, 즉 적도 주변으로 모여 고리 형태를 띠게 되었다. 그래서 다른 행성의 고리나 태양계가 동그랗고 얇은 디스크(disk) 모양을 하고 있는 이유도 이와 같다. 대충돌설은 미국의 달 탐사선 아폴로호가 달에 직접 다녀온 이후 연구를 통해 밝혀진 내용이다. 

아폴로호의 달 탐사 이전에도 달 탄생에 대한 3가지 가설이 있었지만 모두 오류가 있어 현재는 인정을 받지 못하고 있다.

오류가 있는 달 탄생과정 가설 3가지는 아래와 같다.

첫번째 가설로는 성운설(쌍둥이설)이다. 46억 년 전 지구가 만들어질 때, 달도 함꼐 생겼다는 설이다. 지구와 달의 구성 성분 차이를 설명하지 못한다.

두번째 가설은 분리설이다. 원심력에 의해 먼지들이 지구 바깥쪽으로 빠져나와 달이 되었다는 설이다. 그러기 위해선 지구가 매우 빠르게 자전해야 한다.

세번째 가설은 포획설이다. 태양계 밖에서 만들어진 천제가 지구 주변을 지나다가 지구의 중력에 붙잡혀 현재의 달이 됐다는 설이다. 그러나 달의 크기를 감안하여 계산해보자면, 달은 절대 지구의 인력에 포획될 수 없다.