달은 어떻게 생겨나게 되었을까요?
대부분의 과학자들은 지구와 원시 행성의 충돌로 만들졌다고 생각합니다.
그리고 달이 만들어지기 까지는 약 수 백만 년의 시간이 걸렸을 것으로 추정하고 있죠.
그런데 최근에 이루어진 달 형성 시뮬레이션에서는 전혀 다른 결과가 나왔는데요.
아주 놀랍게도 달은 불과 몇 시간에 만들어졌을 가능성이 있습니다.
아주 먼 옛날, 원시 행성 테이아(Theia)가 지구에 충돌했습니다.
이 충격으로 테이아는 완전히 파괴되었고, 지구 역시도 거의 대부분 파괴되었죠.
그리고 지구의 주변에는 이들의 파편들로 이루어진 고리가 만들어지게 되었습니다.
결국 이 파편들은 약 수 백만 년에 걸쳐 서서히 냉각되고 뭉쳐지게 되었는데요.
이것이 과학자들이 생각하고 있는 달이 만들어지게된 과정입니다.
그리고 이러한 달의 형성 과정을 가리켜서 "자이언트 임팩트"라고 부르고 있죠.
이 가설은 아폴로 11호가 가져온 달의 샘플과 달의 궤도 등을 분석해서 만들어지게 되었습니다.
하지만 이 가설에 대해서 의문을 제기하고 있는 과학자들도 일부 있는데요.
만약 충돌 당시 지구가 크게 파괴되었다면, 지금의 궤도는 잘 설명되지 않는다는 겁니다.
그래서 과학자들은 이를 확인해 보기 위해서 달의 형성 과정을 시뮬레이션 해보기로 했습니다.
이번의 시뮬레이션에는 "SWIFT"라고 하는, 최신의 시뮬레이션 소프트웨어가 이용되었는데요.
SWIFT는 다량의 물질에 작용하는 중력과 유체역학적 힘이 복잡하게 얽혀셔 변화되는 과정을 아주 상세하게 시뮬레이션 할 수 있습니다.
(SPH With Inter-dependent Fine-grained Tasking)
지구와 테이아가 충돌하는 과정을 무려 1억 개의 입자를 이용해서 아주 정밀하게 구현할 수 있죠.
참고로 기존의 시뮬레이션에서는 약 10만 ~ 100만 개의 입자로 구현하는게 한계였습니다.
쉬운 예로, 자동차 충돌 시뮬레이션을 100개의 입자로 구현하게 되면 어떻게 될까요?
입자의 수가 너무 적어서 충돌 시 부품이 어떻게 파괴되는지 정확히 분석하기가 어려울 겁니다.
하지만 100만 개의 입자를 이용하게 되면, 훨씬 더 현실적인 충돌 결과를 얻어낼 수 있겠죠.
즉, SWIFT는 달과 테이아의 충돌 과정을 가장 현실적으로 구현할 수 있는 최고의 도구하고 할 수 있습니다.
그리고 과학자들은 이 SWIFT를 통해서 전례가 없는 고해상도의 충돌 모델을 만들어냈는데요.
과연 어떠한 결과가 나오게 되었을까요? 지금부터 확인해 보도록 하겠습니다.
가장 먼저, 서로 충돌하고 있는 지구와 테이아의 모습을 확인할 수 있습니다.
그 과정에서 테이아는 마치 용암과 같은 파편을 사방으로 뿌리며 완전히 파괴되고 있죠.
동시에 지구 역시도 테이아의 충돌로 인해서 상당 부분이 파괴되는 모습도 볼 수 있는데요.
하지만 지구는 주변에 뿌려진 파편을 다시 흡수하면서 원래의 상태로 돌아가고 있습니다.
또한 지구의 앞쪽에는 큰 덩어리와 작은 덩어리가 동시에 만들어지고 있는 모습도 볼 수 있는데요.
하지만 큰 덩어리는 바로 지구에 흡수가 되었고, 작은 덩어리는 끝까지 남아서 결국 달이 되었습니다.
이 때 작은 덩어리가 달이 되기까지 걸린 시간은 불과 몇 시간 정도 밖에 걸리지 않았죠.
기존에 생각되어 왔었던 수 백만 년의 시간에 비하면 충돌 즉시 달이 생겨났다고 말할 수 있습니다.
그리고 과학자들은 달을 형성하고 있는 60%가 지구에서 유래되었을 것으로 분석했습니다.
이 외에도 이번의 시뮬레이션은 현재의 지구와 달의 궤도도 정확히 설명할 수 있었습니다.
물론 이러한 결과는 어디까지나 시뮬레이션을 통해서 얻어진 결과입니다.
이 시뮬레이션의 결과를 제대로 입증하려면 더 많은 달의 샘플을 분석해야 하죠.
그리고 NASA는 추후 아르테미스 미션을 통해서 더 많은 샘플을 수집할 예정입니다.
연구를 진행한 과학자들은 달과 지구가 서로 복잡하게 얽혀있다라고 말하고 있는데요.
과학자들의 말처럼, 달의 형성 과정을 알 수 있다면, 지구의 진화에 대해서도 많은 것들을 알아낼 수 있게 될 겁니다.
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