달에서 가장 흥미로운 지형은 바로 오리엔탈 분지(Orientale basin)다. 이 분지 지름은 무려 580마일(933㎞)이다. 서울에서 부산 직선거리(325㎞)의 세배에 육박한다. 단순한 분지가 아니라 중심이 같은 거대한 세개의 동심원으로 이뤄진 독특한 형태다.
31일 외신에 따르면 이 분지가 형성된 과정을 밝히는 논문이 사이언스지에 발표됐다. 논문 작성에 참여한 브랜든 존슨 브라운대 교수는 “오리엔탈 분지를 만든 거대한 충격이 초기 태양계 행성 지각변화의 가장 큰 원인 중 하나”라고 밝혔다.
몇 개의 동심원으로 이뤄진 거대한 구덩이(크레이터)는 태양계 행성에서 많이 볼 수 있다. 대부분 태양계 형성 초기에 만들어졌다. `무거운 충격`(heavy bombardment)의 시기로 알려진 때였다. 오리엔탈 분지는 38억년전에 만들어졌다.
논문 주저자인 마리아 주버 MIT교수는 “지구와 달은 태양계에서 거의 동일한 위치에 있다. 그래서 비슷한 양의 폭탄을 맞았다”고 말했다.
그러나 지구와 달의 크레이터는 서로 다른 운명을 맞았다. 지구의 크레이터는 판구조 변화와 침식 등으로 그 모습을 찾을 수 없게 됐다. 반면 달은 공기가 없고 지각이 변화가 없어 오리엔탈 분지는 38억년간 그대로 유지됐다. 이 크레이터는 가장 젊고 보존이 잘 된 크레이터 중 하나다.
이 크레이터를 연구하기 위해 나사는 2012년 쌍둥이 달 탐사선 그레일(GRAIL) 우주선을 발사했다. 이 우주선은 달 상공 2~4마일 위에서 고화질 사진과 데이터를 수집했다. 과학자들은 이 데이터를 이용해 숨겨진 달의 지반 구조를 분석했다.
연구팀은 분화구와 동심원 지도를 만들고 충격에 의해 분출된 잔해 범위 등을 알 수 있었다. 또 40마일(64㎞) 크기 천체가 초속 약 9마일(14㎞) 속도로 충돌해 형성됐다는 사실을 알아냈다. 충격은 많은 물질을 밖으로 분출했다. 그리고 달 아래 지층에 있는 따뜻하고 약한 물질이 융기했다. 충격에 의해 만들어진 절벽은 바깥 두 고리를 형성했다.
안쪽 링은 나중에 만들어졌다. 운석이 붕괴하면서 융기가 일어났다. 그리고 융기가 스스로 붕괴된 후 다른 물질들이 위로 솟아올라 안쪽 링을 만들었다. 이 모든 과정은 빠르게 일어났다. 연구팀은 충돌이 있은 후 몇 분만에 절벽과 중심부 구덩이가 만들어졌다고 밝혔다.
이 연구결과는 태양계 행성 형성과정을 구명할 수 있는 단초를 마련했다. 크레이터 형태를 통해 달 내부 온도가 어떻게 변화해 왔는지 파악할 수 있을 것이라고 연구팀은 밝혔다.
존슨 교수는 “오리엔탈 분지와 다른 크레이터를 비교해 달의 온도가 어떻게 변화했는지 알 수 있을 것”이라며 “지구에서도 비슷한 연구가 가능하다”고 말했다. 주버 교수는 “태양계 형성 초기 지구가 얼마나 극단적인 환경에 처해 있었는지 가늠할 수 있다”고 연구에 의미를 부여했다.
권상희기자 shkwon@etnews.com
