달 토양의 유리구슬은 달과 지구에 대한 고대 소행성 폭격을 드러낸다

2022년 10월 1일

Alexander Nemchin과 Katarina Miljkovic의 The Conversation

2020년 중국의 창어 5호 임무는 1kg 이상의 달 암석과 토양을 샘플링하여 지구로 가져왔습니다. 샘플에는 소행성이 달에 충돌하여 충돌 지점 주변에 녹은 암석 방울이 튀어 나올 때 생성된 셀 수 없이 많은 작은 유리 구슬이 포함되어 있습니다.

우리는 이 유리구슬과 그것이 발견된 곳 근처의 충돌 분화구를 아주 자세하게 분석했습니다. Science Advances에 발표된 우리의 결과는 지난 20억 년 동안 달에 충돌한 소행성의 역사에 대한 새로운 세부 정보를 보여줍니다.

특히, 우리는 공룡의 멸종을 초래한 6,600만 년 전 칙술루브 충돌을 포함하여 지구에 충돌과 동시에 발생하는 여러 파동의 흔적을 발견했습니다.

운석 충돌의 파괴적인 힘은 인류 역사 전반에 걸쳐 나타났습니다. 최근 2013년에 주목할만한 사건인 수백 명의 사람들에게 부상을 입힌 화려한 첼랴빈스크 유성은 역사적 영향에 비해 상대적으로 사소한 사건이었습니다.

지구의 오랜 지질학적 역사 전반에 걸쳐 다양한 규모의 충격이 일어났습니다. 침식과 지질학적 활동이 끊임없이 지구 표면을 변화시키고 과거 충돌의 증거를 지우고 있기 때문에 전 세계적으로 약 200개의 충돌 분화구만이 발견되었습니다.

충돌 분화구가 사라지지 않는 달에서는 수억 개의 충돌 분화구를 알아볼 수 있습니다. 지구가 생애 초기에 비슷한 충격적인 발사체 공세를 경험했다고 상상하는 것은 어렵지 않습니다.

지난 45억년 동안 태양계가 진화하면서 우주 암석이 지구와 다른 행성에 휩쓸려 가면서 소행성의 수는 시간이 지남에 따라 기하급수적으로 감소했습니다.

그러나 이 과정의 세부 사항은 여전히 ​​불분명합니다. 지구, 달 및 태양계의 다른 행성에 대한 충돌 횟수가 시간이 지남에 따라 원활하게 감소했습니까? 이러한 전반적인 쇠퇴의 배경에 비해 충돌이 더 자주 발생하는 기간이 있습니까? 앞으로 갑자기 충돌사고가 늘어날 가능성도 있나요?

답을 찾을 수 있는 가장 좋은 장소는 달이며, 가장 좋은 샘플은 Chang'e 5호가 집으로 가져온 것과 같은 달 토양입니다.

달의 토양에는 수 밀리미터에서 1밀리미터 미만 크기의 응고된 용융물(유리)의 구형 물방울이 포함되어 있습니다. 이 물방울은 대상 암석을 녹이는 고속 충격 중에 형성됩니다.

녹은 물방울은 충돌 분화구 주위로 수십 또는 수백 킬로미터까지 튀어 나올 수 있습니다.

이 물방울의 화학적 구성과 방사능을 분석함으로써 우리는 그것이 얼마나 오래되었는지 알아낼 수 있습니다. 물방울의 나이는 언제 달에 이러한 충격이 일어났는지 알려줍니다.

각 달 토양 샘플은 여러 가지 영향을 기록하는 것으로 보입니다. 충돌의 나이는 지난 ~40억년에 걸쳐 퍼져 있으며, 가장 어린 나이는 고작 수백만 년에 불과합니다.

창어 5호는 샘플이 수집된 달의 다른 장소에 비해 상대적으로 단순한 지질학적 역사가 있는 장소에 착륙했습니다.

착륙 지점은 너비가 거의 400km에 달하는 광활한 현무암 고원 한가운데에 있습니다. 고원의 나이는 "고작" 20억년으로, 전체 달 지각의 나이에 비해 젊은 편이다.

이는 사이트의 역사가 더 짧고 풀기가 더 간단하다는 것을 의미합니다. 이를 통해 근처 충돌에서 발생하는 물방울을 더 쉽게 식별할 수 있을 뿐만 아니라 주변 달 표면의 위성 이미지를 통해 화학적 및 연대순 데이터를 해석하는 것이 더 쉬워졌습니다.

우리는 이 해석을 다양한 크기의 충격에서 물방울이 어떻게 형성되고 튀는지에 대한 모델링과 결합했습니다.

유리 방울은 충돌로 인해 직경이 100m에 불과한 분화구를 떠나더라도 충돌 지점에서 20~100km까지 이동할 수 있는 것으로 보입니다. 모델은 또한 직경이 1km 이상인 분화구를 형성하는 충격이 물방울을 생성하는 데 더 효율적이라는 것을 나타냅니다.