이미지 크게보기 클라비우스 크레이터 [NASA, Moon Trek, USGS/LRO 제공/ 재판매 및 DB 금지]

물 분자 포착·얼음 존재 영구 음영지역 두 배 연구결과 나와

달 표면에 지금까지 여겨지던 것보다 더 넓게 물이 존재해 더 쉽게 확보할 수 있는 가능성을 보여주는 연구 결과가 26일 나란히 나왔다.

하나는 햇빛이 드는 달 표면에서 물(H₂O) 분자 분광 신호가 분명하게 포착됐다는 것이고, 다른 하나는 물이 얼음 형태로 갇혀있을 수 있는 영구 음영(陰影) 지역이 기대했던 것보다 넓다는 것이다. 둘 다 달에서 물을 확보하는 것이 예상외로 쉬울 수 있다는 결과로 받아들여지고 있다. 물은 달 탐사 현장에서 식수로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 수소를 분리해 로켓 연료로 활용할 수 있는 귀중한 자원이다.

두 연구 결과는 모두 과학 저널 ‘네이처 천문학’(Nature Astronomy)을 통해 발표됐다.

네이처에 따르면 미국 항공우주국(NASA) 고더드 우주비행센터 연구원 케이스 호니볼 박사가 이끄는 연구팀은 보잉 747기를 개조해 운영하는 ‘성층권적외선천문대’(SOFIA)의 달 관측 자료를 분석해 분명한 물 분자 분광 신호를 포착했다.

이미지 크게보기 달 클라비우스 크레이터서 물분자 분광신호를 포착한 SOFIA [NASA/Daniel Rutter 제공/ 재판매 및 DB 금지]

달 표면, 특히 남극 주변에서는 수화(hydration·水和) 흔적이 포착돼 보고된 바 있지만 3㎛(마이크로미터) 분광 신호여서 물 분자인지 수소 원자에 산소가 결합한 수산기(OH) 화합물인지 분간이 안 됐다.

하지만 SOFIA가 달 남반구의 ‘클라비우스 크레이터’에서 관측한 6㎛ 분광신호는 물 분자가 햇빛을 받아 가열될 때 나오는 것으로 수산기 화합물과 공유하지 않는 물 분자만의 신호로 확인됐다.

연구팀은 남반구 고위도 지역에 물 분자가 100~412 ppm 정도로 존재하며, 달 표면에서 증발하지 않고 토양 알갱이 사이에 보관된 것으로 추정했다.

호니볼 박사는 이날 NASA가 논문 공개에 맞춰 마련한 기자회견에 참석해 “물의 양은 토양 1㎥에 약 350㎖ 정도”라면서 물 분자가 분산돼 있어 얼음이나 물 웅덩이를 형성하고 있는 것은 아니다고 설명했다.

볼더 콜로라도대학 천체물리학 조교수 폴 헤인 박사가 이끄는 연구팀은 혜성이나 운석을 통해 전달된 물이 얼음 형태로 보존돼 있을 수 있는 영구 음영지역인 이른바 ‘콜드 트랩’(cold trap)이 다양한 크기와 형태로 존재하며, 이전에 추정되던 것의 두 배가 넘는 약 1만5천 제곱마일(4만㎢)에 걸쳐 남, 북극 주변에 형성돼 있는 것으로 추산했다.

연구팀은 NASA 달정찰궤도선(LRO) 자료를 검토하고 수치모델을 활용해 이런 결과를 제시했다.

연구팀은 콜드트랩이 작은 것은 지름이 1㎝밖에 안 되는 것도 있으며, “우주비행사가 (얼음을 찾아 큰 충돌구의) 음영지역으로 깊이 들어갈 필요 없이 주변에서 1m짜리 음영을 찾아내 활용할 수도 있다”고 설명했다. 남극 주변에 있는 대형 충돌구인 ‘샤클턴 크레이터’는 약 20여㎞에 걸쳐 있고 깊이가 수 킬로미터에 달하며 기온은 영하 150도까지 내려가 있는 것으로 알려졌다.

연구팀은 달의 영구 음영지역이 실제 얼음을 가졌는지는 이번 연구에서 입증하지 못했으며, 이를 입증할 수 있는 유일한 방법은 우주비행사나 로버가 직접 가보는 수밖에 없다고 했다.

헤인 박사는 “이번 연구 결과가 맞는다면 식수나 로켓 연료, NASA가 물을 요구하는 모든 것에 더 쉽게 접근하게 될 것”이라고 했다.

<연합뉴스>

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