달에서 의문의 지진 발생! 원인은 '폐기된 아폴로 17호 착륙선'?!

달에서 의문의 지진 발생! 원인은 '폐기된 아폴로 17호 착륙선'?!

1972년 달 표면에 버려진 아폴로 17호 착륙선이 달을 흔들고 있다는 것으로 알려졌습니다.

달은 약 37억 년 전부터 약 25억 년 전 사이에는 지질학적으로 활동적이었고 지진이나 화산 폭발, 가스 방출 등이 일어났습니다.

그러나 현재 달은 지질학적으로 활동하지 않기 때문에 달에서 발생하는 지진은 태양과 지구 인력의 영향, 온도변화가 주된 원인입니다.

이 같은 작은 달 지진은 아폴로 계획에 따라 설치된 지진계로 측정됐는데, 이번에 NASA 마셜우주비행센터의 프란체스코 시빌리니와 미국 캘리포니아공대(Caltech) 연구팀이 과거 지진 데이터를 조사한 결과 아폴로 계획으로 달 표면을 방문한 아폴로 17호 착륙선 자체가 달을 흔들고 있는 것으로 드러났습니다.

도대체 어떻게 50여 년 전에 방치된 아폴로 17호 착륙선이 달을 흔들고 있었을까?

자세한 연구내용은, 2023년 9월 5일자로 「AGU Journals」에 게재되어 있습니다.

◆ 달에서는 열에 의한 월진'이 일어나고 있다
달에서 발생하는 지진은 '월진(月震)'이라고 하며, 그 대부분이 온도변화에 의해 발생하는 '열지진'이나 태양이나 지구의 조석에 기인하는 '심발월진(深発月震)'으로 알려져 있습니다.

이 달 지진은 달 표면에 설치된 지진계에 의해 8년 이상에 걸쳐 측정되었습니다.

1969년 아폴로 11호가 최초로 지진계를 설치했고, 이후 아폴로 12호, 14호, 15호, 16호, 17호 미션에서도 지진계가 설치되어 1977년까지 통산 8년 10개월 만에 12558회의 월진이 기록되었습니다.

이번에 시빌리니 등 연구팀은 NASA의 지원을 받아 머신러닝 모델을 사용해 과거 월진 데이터를 자세히 분석했습니다.

그 결과 월진(月震)이 정확한 규칙성을 가지고 발생하고 있음을 알게 된 것입니다.

구체적으로는 태양이 달 상공의 가장 높은 위치에 도달한 후 천천히 지는 이른바 달 저녁 타이밍에 월진이 발생하고 있는 것으로 나타났습니다.


◆ 이 월진(月震)의 원인은 달 지각의 온도 변화에 의한 것입니다.

달에는 대기가 존재하지 않기 때문에 태양으로부터 받는 열이 유지되어 지표의 온도가 안정되지 않습니다.

따라서 달 지표는 태양광에 비치는 낮에는 약 120℃까지 온도가 상승하고 밤에는 약 -133℃까지 내려갑니다. 이 급격한 온도변화에 의해 지각이 급속히 팽창하거나 수축하기도 합니다. 이것이 작은 월진을 일으키는 것입니다.

온도 변화로 인해 규칙성을 가진 월진(月震)이 일어나고 있습니다

 

◆ 아폴로 17호 착륙선 자체에서 발생하고 있던 월진(月震)

하지만 시빌리니 등 연구팀의 머신러닝 모델은 이날 저녁 월진과는 다른 특징을 보이는 월진이 오전에도 정확한 규칙성을 갖고 발생하고 있음을 측정했습니다.

그리고 연구팀은 그 진원을 삼각측량에 의해 조사함으로써 오전의 흔들림이 지진계에서 수백 미터 떨어진 지점에 있는 아폴로 17호 착륙선 자체에서 온 것임을 밝혀냈습니다.

왜 착륙선 자체에서 흔들림이 발생하는 것일까?

사실 이 흔들림도 태양광에 의한 온도상승이 원인이었습니다.

매일 아침 태양빛이 착륙선에 닿으면 달 지표와 마찬가지로 착륙선의 표면 온도도 약 120℃까지 상승합니다.

고온이 된 착륙선의 표면이 팽창함으로써 지진계가 감지할 정도의 진동을 일으키고 있었던 것입니다.

이러한 새로운 월진 데이터는 향후 달 탐사 미션에 매우 가치가 있다고 생각됩니다.

열에 의한 월진은 매우 규모가 작아 달 표면에서의 활동에 직접적인 영향은 없을지 모르지만, 향후 달 착륙선이나 기기 설계에 도움이 될 수 있습니다.

또한 달 남극에 건설이 계획된 아르테미스 베이스캠프, 중국 주도의 달 표면기지 계획인 국제달표면연구소(ILRS), 나아가 ESA가 제안한 달 표면 거점인 문 빌리지 건설에 관해서도 이번 월진(月震) 데이터가 고려될 것입니다.

또 이번 연구에 참여한 앨런 허스카 미국 캘리포니아공대 지질행성과학부문 지구물리학 연구교수는 지진활동 연구는 천체 내부를 조사하는 최적의 수단으로 이를 통해 천체의 심부구조나 지하에 존재하는 자원, 예를 들어 물이나 얼음의 위치 등을 특정하는 데 도움이 된다고 말했습니다.

월진 조사를 통해 언젠가 달 지하에 존재하는 자원을 찾을 수 있을 수도 있습니다.

달에는 지구와 같은 plate tectonics(판(板)구조론)나 활발한 화산활동은 없지만 과학자들은 여전히 달의 내부 구조에 관해 많은 수수께끼를 안고 있습니다.

허스카는 마지막으로 "정확한 의문에 대한 답변을 얻기 위해서는 가지고 있는 데이터에서 최대한의 지식을 끌어내는 것이 필요하다"고 강조했습니다.

달 표면 탐사기도 달에 남겨진 채로 남아 있습니다.

달 표면 탐사기도 달에 남겨진 채로 남아 있습니다.

◆ 지금도 달에 많이 방치되어 있는 인공물
이번에 50년도 더 전에 달 표면에 방치된 달 착륙선이 작은 월진을 만들어 내고 있는 것으로 밝혀졌습니다.

냉전시대 미국과 소련이 벌인 우주개발 경쟁과 이후 여러 나라가 벌인 달 표면 탐사 결과 달에는 많은 물자를 보냈으며, 지금 그대로 남아 있습니다.

그 총량은 180톤 이상이나 되며, 그 중에는 아폴로 17호 착륙선보다 큰 것도 포함되어 있습니다.

어쩌면 달에 남겨진 인공물들은 여기저기서 햇빛에 노출되고 있을 것입니다.

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Mysterious Tremors Detected on Moon Traced to Apollo 17 Lander
https://www.sciencealert.com/mysterious-tremors-detected-on-moon-traced-to-apollo-17-lander

Thermal Moonquake Characterization and Cataloging Using Frequency-Based Algorithms and Stochastic Gradient Descent
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2022JE007704

Mysterious Tremors Detected on Moon Traced to Apollo 17 Lander