달 형성의 미스테리 밝혀낼 물질이 맨틀에 존재한다... 테이아 거대충돌설의 근거가 될 고밀도 물질 지대 발견

달이 어떻게 만들어졌을까는 지금까지도 남아있는 미스테리입니다. 그나마 가장 유력한 가설로는 지구가 탄생한 지 약 2억년 정도가 지났을 때 지구의 절반 정도 질량을 갖는(과학자마다 10%질량이라는 주장도 있고, 지구보다도 컸다는 주장도 있습니다) '테이아'라는 천체가 충돌하면서 수많은 암석 파편이 형성되었으며, 이 파편들이 뭉쳐 현재의 달이 되었다는 가설입니다. 이를 '거대충돌설'이라고 합니다.
 

달과 지구 (사진출처 위키백과)

 
그동안 가설로만 여겨졌던 거대충돌설의 근거가 될 자료가 나타났습니다. 최근 지구물리학자들은 아프리카 아래의 맨틀 기저부에서 지진파가 비정상적으로 느리게 이동하는 것을 발견했습니다. 그 크기가 대륙에 버금갈 정도로 거대했는데요. 지진파의 속도가 느리다는 것은 주변보다 밀도가 높을 물질이라는 것을 의미합니다.
 

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처음 과학자들은 이 고밀도의 덩어리가 섭입형 경계에서 섭입된 지각의 일부라고 여겼지만, 최근 다른 주장이 제기되었습니다. 지구와 테이아가 충돌할 당시 테이아 핵의 상당 부분이 지구에 남았으며, 대부분은 지구의 핵에 흡수되었지만 이중 일부가 맨틀에 남아있다는 것입니다.
 

테이아(좌) 거대충돌설로 형성된 달(우)

 
달의 성분을 분석해보면 산화철 광물의 함량이 높은데 이로 인해 지구의 맨틀보다 밀도가 높습니다. 이에 맨틀에서 발견된 고밀도의 덩어리는 과거 달 성분의 원료가 된 테이아의 일부라는 것입니다. 주변 맨틀과 밀도 차이가 커서 잘 섞이지 않아 충돌 이후 약 45억년 동안 맨틀에 섞이지 않고 구분되어 남아있는 것으로 추정됩니다.
 

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이러한 연구는 달의 기원을 알아내는데 중요한 자원으로 사용될 것입니다. 또한 지구 맨틀이 대류하게 된 시점과 판의 이동에 대한 근거를 얻을 수도 있을 것 같습니다. 앞으로의 후속 연구가 기대됩니다.