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그린란드 빙하서 자라는 식물, 온실가스 배출 '위험'
- 기후 전문가들이 그린란드의 빙하 지역에서 발견된 식물 생장에 대해 우려를 표명했다. 이는 그린란드 전역에서 메탄을 배출하는 습지 지역이 거의 4배나 증가했기 때문이다. 영국 일간지 가디언은 지난 13일(현지시간), 그린란드의 녹아내린 빙하 지역에서 식물이 자라고 있으며, 이것이 온실가스 배출 증가, 해수면 상승, 그리고 지형의 불안정성 증가 위험을 초래한다고 보도했다. 한 연구는 1980년대 이후의 변화를 기록해, 광범위한 지역에서 얼음이 불모의 암석, 습지, 관목의 성장으로 대체되었으며 이로 인해 환경에 중대한 변화가 일어났음을 보여줬다. 위성 자료 분석 결과, 지난 30년 간 그린란드의 빙상과 빙하에서 약 1만1000 평방마일의 얼음이 녹아내렸다. 이는 알바니아의 국토 면적과 비슷하며 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 양이다. 위성 기록을 분석한 결과, 지난 30년 동안 그린란드 빙상과 빙하의 약 1만1000평방마일(약 3327만5000평)이 녹았다. 이는 알바니아 크기와 맞먹고 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 규모다. 그린란드에 얼음이 사라지면서 식물이 자라는 땅의 크기는 3만3774평방마일로 증가했는데, 이는 연구가 시작되었을 때 면적의 두 배가 넘는다. 특히, 그린란드 전역에서 습지의 면적이 거의 4배 증가했으며, 이러한 습지가 메탄 배출의 주요 원인으로 지목되고 있어 우려의 대상이 되고 있다. 습지 식생의 밀도가 높아진 주요 지역은 남서쪽에 위치한 캉게르루스수아크(Kangerlussuaq, 그린란드에서 가장 큰 공항이 위치한 지역) 인근과 북동쪽의 고립된 지역에서의 밀집도가 특히 높게 나타났다. 과학자들은 기온 상승으로 인해 얼음이 녹고 있으며, 1970년대 이후로 이 지역의 온도 상승률이 전 세계 평균의 두 배에 달한다고 밝혔다. 또한, 2007년부터 2012년 사이의 그린란드의 연평균 기온은 1979년부터 2000년까지의 평균 기온보다 3도 높았다. 또한, 식물의 증가가 얼음 손실을 가속화하는 것으로 보이는 연구 결과도 발표됐다. 이번 연구의 공동 저자이자 리즈 대학의 지구 과학자 조나단 캐리빅(Jonathan Carrivick)은 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 저널에 얼음 손실이 추가적인 얼음 손실을 유발하는 연쇄 반응을 일으키는 징후를 관찰했다고 밝혔다. 그는 얼음이 감소하면서 맨 암석이 드러나고, 이어서 툰드라와 관목이 자라나면서 그린란드의 '녹화' 현상이 진행되고 있다고 설명했다. 그와 동시에, 녹아내리는 얼음으로부터 방출되는 물은 침전물과 토사를 이동시키며, 결국에는 습지와 축축한 지역을 형성한다고 주장했다. 연구팀은 연구 결과를 활용해 미래에 변화가 예상되고 그 변화의 속도가 빨라질 수 있는 그린란드 지역을 예측하고, 이러한 상황을 지속적으로 모니터링하기 위한 모델을 개발했다. 이번 연구의 주요 저자인 마이클 그라임스(Michael Grimes) 박사는 "빙하 및 빙상의 후퇴와 함께 발생하는 식생의 확장은 연안 해역으로의 퇴적물과 영양분 유입을 크게 변화시키고 있다"고 우려했다. 이 변화는 전통적인 수렵 생활을 유지하는 원주민 인구에게 특히 중대한 영향을 미친다. 이들은 섬세한 생태계의 안정에 크게 의존하고 있다. 또한, 그라임스 박사는 그린란드의 얼음 손실이 전 세계 해수면 상승에 상당한 영향을 주고 있으며, 이는 현재뿐만 아니라 미래에도 심각한 문제를 야기할 것이라고 주장했다.
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그린란드 빙하서 자라는 식물, 온실가스 배출 '위험'
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'물의 행성' 97광년 너머 발견⋯지구형 행성 탐사 '이정표'
- 허블 우주 망원경(HST)이 60억 년 전에 형성된 외계행성을 둘러싼 물이 풍부한 대기를 감지했다. 포브스는 최근 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'를 인용해 이 외계행성 'GJ 9827d'은 태양계에서 불과 97광년 떨어져 있다며 이같이 보도했다. 미국 항공우주국(NASA·나사)에 따르면 외계행성 GJ 9827d는 지름이 지구의 약 2배이며 태양계의 해왕성 및 금성과 유사하다. 현재까지 대기에서 수증기가 감지된 가장 작은 외계행성이다. 지구형 행성은 태양계 내에서 지구와 비슷한 크기와 구조를 가진 행성을 말한다. 이러한 행성들은 지구와 우사한 특징을 가지고 있을 수 있으며, 물이나 기체로 된 대기를 포함한 환경을 가질 수 있다. 지구형 행성은 일반적으로 '금성형'과 '지구형'으로 분류된다. 이러한 행성들은 지구와 비슷한 크기와 질량을 가지며, 가스나 암석으로 이루어진 지표를 가지고 잇을 가능성이 크다. 이러한 지구형 행성 중에서 지구와 가장 비슷한 특성을 가진 것으로는 금성이 유명하다. 지구형 행성 특징 규명에 접근 물고기자리 방향의 외계행성 GJ 9827d에서 물을 발견한 것은 획기적인 사건이다. 물고기자리는 천문학에서 중요한 별자리 중 하나로 우리 은하의 방향을 나타내는 방향 지시자로도 사용된다. 물고기자리에는 명확한 주요 별이 많이 없지만, 여러 개의 밝은 별들이 모여 있는 모양이 물고기의 형상을 형성한다. 이번 연구 결과를 발표한 천문학자 팀 중 한 명인 독일 막스플랑크 천문연구소의 외계행성 대기물리학 부서를 총괄하는 로라 클라이드버그(Laura Klydeberg)는 보도자료를 통해 "진정한 지구형 행성의 특징에 한 발짝 더 다가서게 됐다"고 말했다. 이번 수증기 검출로 은하계에 존재하는 물이 풍부한 행성에 대한 이해가 비약적으로 발전할 수 있을 것으로 보인다. 행성에 물이 있는지 여부는 생명체 존재 가능성을 판단하는 데 매우 중요한 요소로 여겨지기 때문이다. 미국과 중국, 인도 등 우주 강국이 달 남극 탐사에 집중하는 것도 바로 물이 있기 때문이다. 연구팀 중 한 명인 캐나다 몬트리올대 트로티에 외계행성연구소(iREx)의 비욘 베네케는 "물이 풍부한 대기를 가진 행성이 태양계 외곽 항성계에 실제로 존재할 수 있다는 것을 대기 탐지를 통해 직접적으로 증명한 것은 이번이 처음일 것"이라고 말했다. 베케네는 "이는 암석성 행성의 대기 보유율과 다양성을 규명하는 데 있어 중요한 진전이다"라고 평가했다. 이번 연구 결과를 담은 논문은 '천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)'에 게재됐다. 고온다습한 행성 GJ 9827d는 주별(주로 별자리를 의미함)에 가깝기 때문에 금성처럼 고온다습한 행성일 가능성이 있다. 하지만 행성 대기의 주성분이 물인지, 아니면 수소를 많이 함유한 희박한 대기인지는 아직 밝혀지지 않았다. GJ 9827d에 대해 문제가 되는 것은 그 나이와 주별과의 근접성이다. 형성된 지 60억 년이 지났기 때문에 주별의 강력한 복사로 인해 초기부터 존재했던 수소의 대부분을 잃어버렸을 것으로 추정된다. 베케네는 "비교적 작은 행성을 조사하다 보면 어느 순간 행성에서 수소가 사라지고 이산화탄소를 주성분으로 하는 금성에 더 가까운 대기를 갖게 되는 전환점이 있을 것"이라고 설명했다. 절반은 물, 나머지 절반은 암석 추정 또 다른 가능성은 GJ 9827d가 수증기를 포함한 수소가 풍부한 외계행성(슈퍼지구보다 크고 해왕성형 행성보다 작은 외계행성)으로 수증기가 풍부한 외곽 가스층(수소와 헬륨으로 구성된 외곽 가스층)을 여전히 보유하고 있을 가능성이 있다. 그밖에 또 다른 가능성으로는 목성의 위성인 유로파의 온도를 높인 것과 같은 천체일 수도 있다. 유로파의 얼음 껍질 아래에는 지구의 두 배에 달하는 물이 존재한다. 베게네는 "GJ 9827d는 반은 물이고 반은 암석인 행성일 수 있다"고 지적했다. 그는 "작은 암석질 본체 위쪽에는 다량의 수증기가 있을 것"이라고 덧붙였다. 만약 GJ 9827d에 물이 풍부한 대기가 남아있다면, 주성(개별적인 하나의 별)에서 멀리 떨어진 곳에서 형성된 후 주성 근처로 이동한 것이 분명하다. 연구팀은 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 GJ 9827d를 관측해 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 클라이드버그는 "이 관측 데이터로 무엇이 밝혀질지 눈으로 확인할 수 있기를 매우 고대하고 있다"고 말했다. 그는 "물의 행성 문제를 완전히 해결할 수 있기를 바란다"고 기대했다. 한편, 나사는 지난 1월 31일 태양보다 작고 차가운 적색 왜성을 도는 지구 질량 1.5배의 '슈퍼 지구'를 발견했다고 공식 발표했다. 나사에 따르면 'TOI-715 b'로 명명된 이 행성은 잠재적으로 생명체 거주 가능한 행성으로 추정된다. 발견 과정은 NASA 주관 트랜짓 엑소플래닛 서베이 위성(TESS)을 통해 이루어졌다. 나사는 발표문을 통해 "추가 조사가 필요한 '슈퍼지구'는 천문학적 기준으로 볼 때 우리와 상당히 가까운 137광년 떨어진 작고 붉은 별을 돌고 있다"면서 "동일한 항성계 내에 지구 크기의 두 번째 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 이처럼 우주 과학의 발달로 슈퍼 지구 혹은 물이 존재하는 지구와 유사한 별의 존재가 속속 밝혀지고 있다.
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'물의 행성' 97광년 너머 발견⋯지구형 행성 탐사 '이정표'
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NASA, 137광년 떨어진 '슈퍼지구' 발견⋯거주 가능성 높아
- 미 항공우주국(NASA·나사)은 태양보다 작고 차가운 적색 왜성을 도는 지구 질량 1.5배의 '슈퍼 지구'를 발견했다고 NDTV가 4일(현지시간) 보도했다. NASA에 따르면 이는 잠재적으로 생명체 거주 가능한 행성으로 추정되며, TOI-715 b로 명명됐다. 발견 과정은 NASA 주관 트랜짓 엑소플래닛 서베이 위성(TESS)을 통해 이루어졌다. NASA는 지난 1월 31일 공식 발표문을 통해 "추가 조사가 필요한 '슈퍼지구'는 천문학적 기준으로 볼때 우리와 상당히 가까운 137광년 떨어진 작고 붉은 별을 돌고 있다"면서 "동일한 항성계 내에 지구 크기의 두 번째 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 행성 TOI-715 b는 지구보다 1.5배 크고, 모항성을 19일(1년=19일)만에 도는 짧고 낯선 공전 주기를 갖고 있다. 행성 b는 모항성 주위의 '보존적' 거주 가능 영역 내에서 궤도를 돌고 있다. 하지만 NASA는 행성 표면에 액체 물이 존재하기 위해서는 적절한 대기 등 다른 여러 요소가 필요하다고 강조했다. 생명체 거주 가능 영역은 좀 더 엄격한 기준을 적용하며, 현재 관측 결과만으로는 정확한 판단을 내리기 어렵다는 입장이다. 또한 같은 항성계 내에 TOI-715 b보다 약간 더 작은 또 다른 지구 크기의 행성이 존재할 수도 있다고 덧붙였다. TOI-715 b가 도는 별은 적색 왜성이다. 적색 왜성은 태양보다 작고 차가운 별 종류로, 이러한 별 주변에서는 암석 행성이 가깝게 붙으면서도 생명체 거주 가능 영역 내에 머물 수 있다는 특징이 있다. 또한 짧은 공전 주기 덕분에 우주 망원경을 통한 관측 기회가 많아 연구에 유리하다. NASA는 "만약 이 태양계에서 지구 크기의 두 번째 행성이 확인된다면, 지금까지 TESS가 발견한 행성 중 가장 작은 거주 가능 영역의 행성이 될 것"이라면서 "이번 발견은 또한 거주 가능 영역에서 지구 크기의 행성을 발견함으로써 TESS에 대한 초기 예상을 뛰어넘었다"고 평가했다. 하지만 NASA는 앞으로 제임스 웹 우주 망원경을 활용해 TOI-715 b의 대기 등 다양한 특성을 조사해야 정확한 평가가 가능하다고 설명했다. NASA에 따르면 거주 가능 행성으로 추정되는 '슈퍼 지구'는 영국 버밍엄 대학교의 조지나 드랜스필드(Georgina Dransfield)가 이끄는 국제 과학자팀이 발견했다. 이 연구은 2024년 1월 '황도 남극 근처의 M4 항성인 TOI-715가 주관하는 1.55 R⊕ 거주 가능 영역 행성' 발견에 관한 논문을 "왕립 천문학회 월간지"에 발표했다. 이 행성을 확인하는 데 사용된 국제적인 시설에는 제미니-사우스, 라스 쿰브레스 천문대 망원경, ExTrA 망원경, 스페쿨루스 네트워크, 트랩피스트-사우스 망원경 등이 포함된다. 이번 발견은 인류의 지구 외 생명체 탐사 노력에 중요한 발걸음이며, 향후 지속적인 연구를 통해 TOI-715 b의 생명체 거주 가능성 여부를 밝혀낼 수 있을 것으로 기대된다.
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NASA, 137광년 떨어진 '슈퍼지구' 발견⋯거주 가능성 높아
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일본, 달 착륙 도전...'핀포인트 착륙' 성공할까?
- 일본의 달 탐사선 '슬림(SLIM, 달 탐사 스마트 랜더)'이 최초의 달 착륙을 불과 8시간 앞두고 있다. 19일 일본 매체 니케이 보도에 따르면, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 소형 탐사선 '슬림'은 20일 오전 0시 무렵 달에 착륙 강하를 시작할 예정이다. 이 탐사선은 목표 지점에 대한 오차범위를 100미터 이내로 줄이는 정확한 '핀포인트 착륙'을 목표로 하고 있다. 슬림은 2023년 9월 7일 일본의 대형 로켓 'H2A'를 통해 다네가시마 우주센터에서 발사되었으며, 이후 약 38만km 떨어진 달로의 여정을 시작했다.이후 작년 10월 지구 궤도를 벗어나 달로 향하기 시작했고, 작년 12월 25일 달 궤도에 진입했다. 이번 착륙 시도가 성공한다면 일본 달 탐사선으로는 첫 착륙으로, 일본의 달 탐사 역량 강화에 크게 기여할 것으로 기대된다. 이 로켓은 600km의 계획된 고도에 근접하고 있으며, 1월 19일 오후 10시 40분에는 약 15km까지 낮춰 최종 준비 단계에 들어간다. 달 착륙은 20일 오전 0시 20분로 예정되어 있다. 20일 오전 0시 현재 슬림은 시속 약 6400km로 제트기보다 몇 배 빠른 속도로 항행할 예정이다. 엔진의 역분사로 속도를 줄여 20분 후 착륙 목표 지점인 약 800km 떨어진 곳으로 항행한다. 일본 지역으로 비유하면 히로시마현 상공에서 감속을 시작해 도쿄돔 지붕에 딱 떨어지는 정확도가 요구된다. 착륙 마지막 단계의 이 과정은 매우 정밀하며, JAXA 기술진은 이를 '마의 20분'이라고 부른다. 이 시간 동안 슬림은 자동으로 항행하여 목표 지점에 도달하게 된다. 고정밀 착륙을 위해서는 지상에서 판단하는 것만으로는 제어를 따라잡을 수 없기 때문이다. 일본이 2007년 발사한 달 궤도 위성 '카구야'가 제공한 달 표면의 고정밀 지도가 슬림 착륙에 도움이 되는 것으로 알려졌다. 슬림은 지도와 카메라로 촬영한 달 표면 이미지를 대조해 자신의 세부 위치를 파악하고 자세와 속도를 조정한다. 목표 지점 바로 위에서는 기체 자세를 수직으로 가깝게 하고, 도중에 장애물인 암석 등이 있으면 수평으로 움직여 회피할 수 있다. 착륙 직전, JAXA는 세계적으로 드문 두 대의 소형 로봇 '레브1'과 '레브2'(통칭 SORA-Q=소라큐)를 발사할 예정이다. 스프링이 장착된 '레브1'은 중앙대, 도쿄농공대와 공동 개발한 약 2kg 무게의 로봇으로, 달 표면에 착륙한 후 반동을 이용해 튀어 오르며 이동한다. '레브2'는 다카라토미와 공동 개발한 야구공 크기의 로봇으로, 중앙에 카메라를 장착하고 바퀴가 달린 외피로 주행한다. 이 로봇들은 슬림과 달 표면의 영상을 촬영하여 데이터 중계 역할을 하는 '레브1'을 통해 지상으로 전송한다. 이들 로봇의 기술은 향후 달 지하 탐사나 경사진 지형 탐사에 유용하게 활용될 수 있다. 레브1에서 쌓은 기술을 활용하면 향후 달 지하에 있는 동굴로 방출해 뛰어다니며 탐사할 수 있다. 레브2의 기술은 가파른 경사가 있는 달 분화구를 오르내리는 등 일반 탐사 차량이 진입하기 어려운 곳을 탐사하는 데 도움이 될 수 있다. 두 로봇이 이번에 계획대로 움직일 수 있을지 주목된다. 슬림, 달 지면에 비스듬히 착륙 슬림의 착륙 방식은 독특하다. 전통적인 수직 착륙 방식이 아닌, 스스로 쓰러지면서 착륙하는 방법을 채택하고 있다. 이 방식은 험준한 절벽이나 경사면에서도 안전한 착륙을 가능하게 한다. 착륙 지점은 '시오리'라 불리는 분화구 근처로, 여기서 탐사선은 적외선 카메라를 사용해 달의 맨틀 성분을 관측하며 지구와의 차이점을 연구할 계획이다. 달이 탄생한 기원과 달과 지구와의 관계에 대한 데이터를 확보하는 것이 목표다. 이번 임무가 성공한다면 일본은 달 탐사 경쟁에 중요한 이정표를 세우게 된다. 과거 냉전 시대에 미국과 소련이 주도했던 달 탐사는 이제 전 세계적인 경쟁으로 확대되고 있다. 미국은 아폴로 프로그램을 통해 여러 차례 유인 달 착륙을 성공적으로 수행했다. 최초의 달 탐사 성공 국가인 미국은 무인 탐사선을 여러 차례 달에 착륙시켰다. 러시아는 작년 8월 달 탐사선을 쏘아올렸으나 착륙에 실패했다. 러시아는 1976년 달 탐사선인 루나 24 이후 47년 동안 어떤 우주선도 달 궤도에 재진입하지 못했다. 현재 달 탐사 분야를 주도하는 중국은 2013년 미국과 소련에 이어 세 번째로 달 착륙에 성공한 국가로, 지금까지 3회의 연속 착륙 성공을 기록했다. 중국은 창어 프로그램을 통해 무인 탐사선을 달에 착륙시켰으며, 유인 달 착륙을 계획하고 있다. 인도는 무인 탐사선 '찬드라얀' 프로그램을 통해 달 탐사를 시도하하고 있다. 작년 8월 달 탐사선 찬드라얀 3호가 달 남극에 무사히 착륙했다. 중국에 대항하기 위해 미국은 현재 아폴로 계획 이후 유인 달 착륙을 목표로 하는 '아르테미스 계획'을 세웠고, 일본도 참여한다. 미국과 중국은 달에서 채굴한 물과 광물 등 자원을 활용해 거주 가능한 달 기지 건설을 구상하고 있다. 한편, JAXA는 20일 새벽 슬림의 달 착륙 결과를 판단해 발표할 예정이다. 성공하면 약 1~2주 후 카메라와 로봇으로 촬영한 달의 이미지를 공개한다. 핀포인트 착륙의 성패를 알 수 있는 것은 약 한 달 후가 될 전망이다.
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일본, 달 착륙 도전...'핀포인트 착륙' 성공할까?
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인간이 만들어 낸 인공 암석, 플라스티스톤
- 플라스틱으로 만들어진 새로운 형태의 인공 돌, '플라티스스톤(Plastiglomerate)'이 발견되었다는 소식이 전해졌다. 특히, 태평양 거대 쓰레기 섬(Great Pacific Garbage Patch)의 모습이 담긴 사진들은 플라스틱 폐기물과 해양 쓰레기 문제의 심각성을 여실히 보여준다. 플라스틱은 단순히 버려진 쇼핑백이나 맥도날드 빨대의 형태를 넘어서, 우리의 일상생활 속 깊숙이 침투해 있을 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 산업 관련 매체 파퓰러메커닉스(popularmechanics)는 최근 중국 칭화대학교의 부교수 데이 호유(Deyi Hou) 부교수와 동료 리우웨이 왕(Liuwei Wang) 교수가 발표한, 플라스틱 암석 융합에 대한 연구 논문을 소개했다. 플라스틱이 지구의 지질학적 구조에 영향을 미치고 있으며, 전문가들은 이를 퇴적암의 새로운 유형인 '플라스티스톤'으로 공식 인정해야 한다고 주장하고 있다. 최근 발표된 논문에 따르면, 퇴적암은 지구 표면에서 흔히 발견되며 인간 활동에 의해 쉽게 영향을 받는 암석 유형이다. 연구진은 이 새로운 형태의 플라스틱이 퇴적암의 조건을 충족한다고 보고, 이를 포괄적으로 설명하기 위해 '플라스티스톤'이라는 용어를 채택할 것을 제안했다. 플라스티스톤은 인간의 활동에 의해 생성된 새로운 형태의 암석으로, 자연적인 암석과 플라스틱 쓰레기가 혼합되어 형성된다. 이 용어는 2014년경에 처음으로 사용되었으며, 주로 해변에서 발견되는 플라스틱과 다른 재료들이 열에 의해 융합되어 형성된 암석을 가리킨다. 플라스티스톤은 지질학적 기록에 인간 활동의 영향을 나타내는 중요한 증거로 간주된다. 2023년 3월, 지질학자 페르난다 아벨라 산토스(Fernanda Avelar Santos)는 브라질의 트린다데(Trindade) 섬에서 주목할 만한 발견을 보고했다. 이 외딴 섬에서 그녀는 플라스틱 쓰레기가 돌과 융합되어 새로운 유형의 암석을 형성한 것을 발견했다. 이러한 발견은 인간의 영향을 거의 받지 않은 것으로 여겨지던 지역에서 이루어져 더욱 충격적이었다. 인간이 지구의 지질학적 기록에 명확한 흔적을 남겼다는 사실은 부정할 수 없다. 호유와 왕 교수는 이러한 새로운 암석이 주로 육상 플라스틱(병 및 용기 등)이 캠프파이어나 폐기물 처리 과정에서 연소될 때 형성된다고 지적했다. 이 녹은 플라스틱 조각들은 '속생'이라는 과정을 통해 미네랄 매트릭스 내에 고정되어 남는다. 이런 플라스티스톤은 해양 생태계에 심각한 피해를 줄 수 있다. 예를 들어, 논문에서는 대서양 마데이라 섬의 복족류 텍타리우스 스트라이투스(Tectarius striatus)가 플라스틱과 자연적인 먹이를 구별하는 데 겪는 어려움을 지적했다. 트리니다드 섬에서 플라스티스톤을 발견한 산토스는 당시 "인간의 개입이 너무 널리 퍼져 있어서 무엇이 진정 자연적인 것인지 의문을 제기해야 한다"고 당시 혼란한 상황을 설명했다. 인간, 복족류, 암석 등 모두 변화하고 있는 것은 분명하다. 플라스티스톤의 연구는 인간 활동이 자연 환경에 미치는 영향을 더 잘 이해하고, 이러한 영향을 최소화하기 위한 방안을 모색하는 데 기여할 수 있다.
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인간이 만들어 낸 인공 암석, 플라스티스톤
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미국 민간 우주 기업, 2024년 나사 대신 달 탐사 주도
- 인도와 중국을 비롯해 글로벌 달 탐사 경쟁이 치열해지는 가운데 미국 민간 우주기업들이 올해 미국 항공우주국(NASA·나사) 대신 탐사를 주도한다. 미국 우주 기업들은 올해 5차례 나사와 다른 고객들을 위해 달 착륙을 시도할 예정이라고 월스트리트저널(WSJ)과 CNN 등 다수 외신이 7일(이하 현지시간) 보도했다. WSJ에 따르면 올해는 미국 민간 우주기업들이 제작한 우주선 5대가 나사 장비를 탑재하고 달 착륙에 나설 예정이다. 가장 먼저 8일 오전 중 우주기업 아스트로보틱(Astrobotic)의 무인 우주선이, 2월에는 또 다른 기업 인튜이티브 머신(Intuitive Machines)의 우주선이 각각 발사될 예정이다. 이들 팀사선 중 어느 것 하나라도 성공한다면 미국으로서는 1972년 이후 50년 만에 처음으로 달 표면에 재착륙하게 된다. CNN은 "나사는 2023년부터 가열되기 시작한 새로운 국제 우주 경쟁에서 미국이 달에 존재감을 드러낼 수 있도록 이러한 민간 개발 달 착륙선의 소량 개발을 후원하고 있다"고 전했다. 아스트로보틱의 로봇 달 팀시 우주선 ‘페레그린((Peregrine))’은 8일 오전 2시 18분(동부 표준시)에 플로리다의 케이프 커내버럴 우주 기지에서 ULA 벌컨 센타우로켓에 실려 발사될 예정이다. 아스트로보틱의 CEO 존 손튼을 비롯한 우주 산업 전문가들은 우주선을 달에 성공적으로 착륙시킬 수 있는 확률이 반반이라며 동전 던지기에 비유했다. 손튼은 지난 1월 2일 CNN과의 전화 인터뷰에서 "이것은 50 대 50의 확률로 목표에 도달하는 것과 같은 접근 방식이며, 특정 임무가 아니라 업계 전체의 성공이 더 중요하다"라고 말했다. 그러면서 손튼은 "우리는 이 임무에 우리가 할 수 있는 모든 것을 쏟아 부었다"고 덧붙였다. 페레그린은 세계에서 가장 빨리 나는 새인 매의 이름을 딴 것으로, 2월 23일에 착륙을 시도하기 전에 달 궤도에서 일정 시간을 보내게 된다. 현재 우주탐사선의 달 착륙은 전 세계적인 경쟁을 부르고 있다. 인도는 지난해 8월, 달 탐사선 '찬드라얀-3호'를 달 남극에 성공적으로 착륙시켜 전 세계의 주목을 받았다. 이로써 인도는 중국, 구소련, 미국에 이어 달에 우주선을 착륙시킨 네 번째 국가가 됐다. 일본은 지난해 9월 우주 공간으로 발사한 자국 최초의 달 탐사선 '슬림'(SLIM)을 이달 하순에 착륙시킬 예정이다. 러시아는 지난해 달 탐사선을 쏘아 올렸으나 착륙에 실패했다. 러시아는 1976년 달 탐사선인 루나 24(Luna-24) 이후 47년 동안 어떤 러시아 우주선도 달 궤도에 재진입하지 못했다. 미국과 중국은 우주인들을 달 표면에 보내 궁극적으로는 영구 정착지를 개발하기 위해 노력하고 있다. 21세기 들어 지금까지 인도와 중국 만이 달에 연착륙했다. 특히 나사는 올해의 경우 민간업계가 미국 착륙선의 설계와 운영을 주도하도록 하고 있다. 이는 전통적으로 나사가 달 탐사 업무를 관리해오던 방식에서 벗어난 것이라는 게 WSJ의 설명이다. 나사는 1969년을 시작으로 우주비행사를 여러 차례 달에 보냈던 아폴로 프로그램 기간 수십만 명의 직원과 막대한 예산에 의존해 전체 과정을 주도했다. 하지만 이제 나사는 공급자보다는 고객으로서, 더 적은 자금을 투입하기를 희망하고 있다. 나사는 상업적으로 개발된 로봇 착륙선을 사용하여 빠르게 따라잡을 수 있기를 기대하고 있다는 것. 나사는 페레그린 외에도 텍사스에 본사를 둔 파이어플라이 에어로스페이스 및 인튜이티브 머신즈와 계약을 맺고 있다. 인튜이티브는 빠르면 2월 중순에 달 착륙선을 발사할 수 있다. 이러한 계약은 모두 NASA의 상업용 달 탑재체 서비스 프로그램의 일환으로, 특히 아폴로 시대의 착륙선을 만드는 데 수십억 달러가 소요된 것과 비교하여 달 착륙선 제작 비용을 대폭 낮추는 것을 목표로 한다고 CNN은 전했다. 페레그린과 다른 CLPS 착륙선은 훨씬 더 저렴하게 설계됐으며, 나사는 파트너 회사에 단 한 번의 고정 가격 계약만 체결하기로 합의했다. 예를 들어, 이 임무에 대한 아스트로보틱(Astrobotic)의 계약은 총 1억 8000만 달러로, 이는 나사가 처음에 약속한 것보다 더 많은 금액이다. 기관 관계자는 팬데믹으로 인해 계약이 재협상되었다고 말했다. 손튼은 CNN에 "이것은 새로운 가격대에 도달하기 위해, 패러다임을 깨기 위해 달 표면으로 보내질 많은 비교적 저렴한 임무 중 하나다"라고 말했다. 우주인들이 국제우주정거장(ISS)을 오가도록 하는 데 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 이끄는 스페이스X를 활용하는 등 나사는 일부 작업을 민간 기업들로 옮기고 있다. 나사로서는 민간기업 의존을 늘려나가면서 비용을 줄일 계획이지만, 이 같은 외부 의존이 이전의 '과학'에 따른 자체 접근법보다는 리스크는 더 있을 것으로 보고 있다. 또한 달 탐사 작업은 거리나 달 지형을 포함해 많은 어려움이 있다. 대표적인 예로는 지난해 일본 기업 아이스페이스(ispace)와 러시아의 달 착륙 시도가 모두 실패했다. 미국도 달 탐사선 발사 지연과 함께 기술적 문제에 직면해 있다. 8일 발사 예정인 페레그린은 록히드 마틴과 보잉의 합작사인 유나이티드 론치 얼라이언스(ULA)가 개발한 차세대 로켓 '벌컨'에 탑재돼 달을 향한 여정을 시작한다. 페레그린은 '끈적끈적한 만(Bay of Stickiness)'이라고도 불리는 달의 부비동(Sinus Viscositatis) 지역으로 향하고 있다. 페레그린호에는 독일, 멕시코, 영국 등 다른 국가의 과학 실험과 상업용 화물도 실릴 예정이다. 특히, 페레그린은 미국 최대 아메리카 원주민 집단인 나바호족의 반발을 불러일으킨 두 개의 상업용 우주 매장 업체인 엘리시움 스페이스와 셀레스티스를 대신해 인간의 유해를 운반할 예정이다. 이 단체는 유골이 달 표면에 착륙하는 것을 허용하는 것은 달을 신성하게 여기는 많은 원주민 문화에 대한 모독이라고 주장한다. 셀레스티스는 웹사이트를 통해 약 1만 3000달러부터 시작하는 가격으로 유골을 달로 운반하겠다고 제안했다. 이 우주선은 미래 우주 비행사를 위한 방사선 위험 측정 장치를 포함해 여러 나사 장비를 탑재하고 다음 달 23일 달 착륙을 시도할 예정이다. 아스트로보틱 측은 올해 말에 착륙선 그리핀(Griffin)을 추가로 발사할 예정이다. 여기에는 달의 얼음 퇴적물을 연구하는 나사의 로버(rover)가 실리게 된다. 이 탐사선은 달의 남극에서 21세기 우주 경쟁의 핵심인 '물 얼음(Water ice·수빙)'을 찾기 위해 탐사할 계획이다. 물 얼음은 미래 우주비행사의 식민지를 유지하는 데 사용되거나 더 깊은 우주로 향하는 임무를 위한 로켓 연료로 전환될 수 있다고 CNN은 설명했다. 이어 2월에는 휴스턴에 본사를 둔 인튜이티브 머신의 노바-C 우주선이 스페이스X의 팰컨9 로켓에 탑재돼 발사될 계획이다. 이 우주선에는 달 착륙 중에 솟아오르는 잔해 기둥을 연구하는 장치와 같은 나사 장비들이 실려있다. 인튜이티브 머신 측은 올해 말에 두 번째 노바-C 우주선을 보낼 예정이다. 이들 외에 텍사스주 오스틴 부근에 본사를 둔 파이어플라이 에어로스페이스(Firefly Aerospace)가 스페이스X 로켓을 이용해 블루 고스트(Blue Ghost) 우주선을 발사해 올해 달에 착륙하도록 할 계획이다. CNN은 나사의 달 탐사 노력의 초석은 아르테미스 프로그램을 통해 인간이 달 표면으로 돌아갈 수 있는 길을 닦는 것이라면서 나사는 빠르면 2024년 말부터 우주비행사를 달에 보내 달을 비행하는 임무를 수행한 후 10년 후 인간을 지표면으로 귀환시키는 것을 목표로 하고 있다고 덧붙였다. 한편, 일본의 첫 달 탐사선 '슬림'(SLIM)이 오는 20일 첫 달 착륙을 시도한다. 슬림은 지난 9월 발사돼 지난 달 25일 달 궤도에 진입했으며, 일본 현지시각으로 오는 20일 오전 0시 20분께 달 착륙을 시도한다. 만약 이때를 놓치면, 다음 달 16일 다시 착륙을 시도할 계획이라고 한다. 현재 나사 관계자들은 중국의 적극적인 달 탐사에 긴장하고 있다. 중국은 우주 탐사가 모든 국가와 인류에 이익이 돼야 한다고 주장하면서 최근 수년간 달 표면에 연구 장비들을 보내고 있다. 중국의 경우, 자국의 달 탐사 프로젝트의 일환인 '창어 6호'를 통한 달 착륙을 계획하고 있다. 창어 6호는 오는 5월, 달 뒷면으로 가서 암석과 먼지 샘플 등을 수집해 지구로 가져올 것으로 예상된다. 달 표면 채취는 세계적으로 모두 10차례 이뤄졌지만, 모두 달 앞면에서 진행됐다. 나사는 특히 중국이 달 남극 근처에 있는 수백만톤의 얼음과 수자원, 광물 등을 선점해 지속적으로 주둔할 수 있는 기반을 마련할 가능성에 대해 우려하고 있다. 렌슬리어 폴리테크닉 대학(RPI)의 샌딥 싱 조교수는 나사가 달 착륙 임무를 민간이 기업에 맡기면 민간 기업의 기술 개발을 촉진할 수 있을 것이라며 "더 일찍 했더라면 더 이른 시기에 달에 되돌아갈 수 있었을 것"이라고 WSJ에 말했다. 아스트로보틱의 CEO인 손튼은 CNN과의 인터뷰에서 이번 착륙 시도는 회사 직원들이 16년간의 노력의 정점을 찍는 초현실적인 순간이 될 것이라고 말했다.
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미국 민간 우주 기업, 2024년 나사 대신 달 탐사 주도
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태양계 행성, 45억 년 간 태양 주위 안정적 공전
- 태양계 행성들이 태양 주위를 도는 궤도의 횟수는 각 행성의 공전 주기와 밀접하게 연관되어 있으며, 이들 궤도는 태양계가 형성된 초기부터 현재까지 크게 변하지 않았다는 연구 결과가 나왔다. 지구에서는 체감하기 어렵지만, 우리는 지금 초당 30km, 시속 약 10만7800km의 놀라운 속도로 태양 주위를 공전하고 있다. 더욱이, 지구와 유사한 속도로 태양을 도는 다른 7개의 행성이 있으며, 이 8개 행성 모두 수십억 년 동안 태양 주위를 끊임없이 돌고 있다는 사실은 떠올리기가 쉽지 않다. 그러나 미국 우주 전문지 스페이스 닷컴(SPACE.COM)은 최근 태양 주위를 공전하는 각 행성의 궤도는 그들이 생성된 이후로 현재까지 큰 변화 없이 유지되고 있다고 보도했다. 태양계 형성과 행성의 궤도 태양계의 기원은 약 46억 년 전으로 거슬러 올라간다. 당시 거대한 별의 폭발로 남겨진 먼지 구름, 즉 성운에서 태양계가 형성되기 시작했다. 이 성운, 천문학자들이 '태양계 성운'이라 부르는 곳에서 태양이 탄생했고, 이후 약 45억 9000만 년 전에는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 거대 가스 행성들이 형성됐다. 행성협회(The Planetary Society)에 따르면, 이 거대 가스 행성들이 생겨난 뒤 약 45억 년 전에는 수성, 금성, 지구, 화성과 같이 더 작고 암석으로 이루어진 행성들이 형성됐다. 흥미롭게도, 이 행성들이 처음 형성되었을 때의 궤도는 현재와는 다른 형태였다. 특히 거대 행성들의 초기 궤도는 오늘날과 상이했다. 최초의 행성들이 형성된 후 약 1억 년 동안, '역학적 불안정'으로 인해 거대 천체들 간의 중력적 상호작용이 이루어졌고, 이것이 외태양계 행성들의 형성에 중요한 역할을 했다. 프랑스 보르도 천체물리학 연구소의 천문학자이자 행성 전문가인 션 레이먼드 교수는 태양계의 형성에 대해, 초기의 역학적 불안정성에서 벗어나 새로 형성된 원시 행성들이 점차 자신의 궤도를 찾아가며 태양계의 전체적인 구조를 완성했다고 말했다. 그 결과, 행성들은 안정적인 궤도에 자리 잡게 되었고, 이후로는 큰 변화 없이 일관된 궤도를 유지해왔다고 설명했다. 레이먼드 교수는 또한, "태양계의 수명 중 약 98~99% 동안 행성의 궤도가 매우 안정적이었다"고 강조했다. 그는 이러한 안정성 덕분에 현재의 행성 궤도 역학을 활용하여 태양 주위를 도는 행성의 공전 횟수를 매우 정확하게 계산할 수 있다고 덧붙였다. 각 행성의 궤도 횟수 차이 이유 각 행성이 태양 주위를 도는 데 걸리는 시간, 즉 공전 주기를 고려하면, 행성마다 태양을 공전한 총 횟수는 상당히 차이가 난다. 예를 들어, 지구는 태양 주위를 공전하는 데 약 1년이 걸리므로, 지구가 약 45억 년 동안 존재했다면 대략 45억 번 정도 태양 주위를 돌았다고 계산할 수 있다. 그러나 다른 행성들의 경우 이 공전주기는 매우 다르다. 예를 들어, 태양에 가장 가까운 행성인 수성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 단 88일(지구 시간으로 1년의 약 0.24년)밖에 걸리지 않는다. 따라서 수성은 지난 45억 년 동안 약 187억 번 태양 주위를 돌았다고 할 수 있다. 반면에 태양에서 가장 멀리 떨어진 행성인 해왕성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 약 60만190일(또는 164.7년)이 소요된다. 이는 해왕성이 지난 45억 9000만 년 동안 태양 주위를 약 2790만 번 돌았다는 것을 의미한다. 이는 수성이 해왕성에 비해 태양 주위를 약 670배 더 많이 공전했다고 할 수 있다. 태양계 행성들의 공전 주기가 얼마나 다양한지는 그들이 태양 주위를 돈 횟수를 비교함으로써 명확히 드러난다. 태양계의 여덟 행성 모두 약 46억 년의 비슷한 나이를 가지고 있지만, 그들의 공전 주기는 수성의 88일에서부터 해왕성의 6만759일에 이르기까지 매우 다양하다. 태양계 여덟 행성의 나이는 약 46억 년으로 비슷하지만, 그 공전 주기는 수성의 88일부터 가장 바깥 행성인 해왕성의 60,759일로 아주 다양하다. 따라서 그 궤도 횟수도 수성 187억 회, 금성 73억 회, 화성 24억 회, 목성 3억 8700만 회, 토성 1억 5600만 회, 천왕성 5500만 회, 해왕성 3800만 회 등이다. 결과적으로, 이러한 공전 주기의 차이로 인해 각 행성의 궤도 완성 횟수는 수성이 약 187억 회, 금성이 73억 회, 화성이 24억 회, 목성이 3억 8700만 회, 토성이 1억 5600만 회, 천왕성이 5500만 회, 그리고 해왕성이 3800만 회 등으로 크게 다르다. 이러한 숫자들은 엄청나게 보일 수 있지만, 대부분의 행성은 남은 수명 동안 이 횟수의 약 2배에 달하는 궤도를 돌 것으로 예상된다. 약 45억 년 후, 태양은 팽창하여 적색 거성으로 변하면서 지구 궤도까지 도달할 것이며, 이 과정에서 수성, 금성, 지구를 삼키게 될 것이다. 다른 행성들은 태양에 의해 직접적으로 불타지 않을 수도 있지만, 그들의 궤도는 상당한 변화를 겪을 가능성이 높다. 태양계 행성들은 태양 주위를 맹렬히 공전하고 있다. 그 궤도 횟수는 행성의 공전 주기와 밀접한 관련이 있으며, 태양계 형성 초기부터 크게 변하지 않았다. 대부분의 행성은 남은 수명 동안 그 2배에 달하는 궤도 횟수를 기록할 것으로 예측된다. 이렇듯 태양계 행성들은 태양 주위를 격렬하게 공전하고 있으며, 이 궤도 횟수는 각 행성의 공전 주기와 밀접한 관련이 있다. 태양계 형성 초기부터 큰 변화 없이 유지된 이 궤도들은, 대부분의 행성에게 그들의 남은 수명 동안 이전의 2배에 달하는 궤도 횟수를 안겨줄 것으로 예측된다.
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태양계 행성, 45억 년 간 태양 주위 안정적 공전
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달 뒷면서 발견된 네모난 구조물⋯외계인 하우스?
- 중국 달 탐사선 '창어 4호'에 실린 로버 '위투 2호(Yutu-2, 玉兔2号)'가 달 뒷면에서 정체불명의 네모난 구조물을 발견해 이목을 끌고 있다. 과학 기술 전문 매체 기즈모도 일본어판은 최근 중국의 달 탐사선 창어 4호에 실려온 위투 2호(영어 The rover Jade Rabbit 2·로버 제이드 래빗 2호)가 달 반대편에서 신비한 사각형 물체를 발견했다고 보도했다. 이 매체는 이 구조물은 폰 카르만(Von Kármán) 분화구 너머 약 80m 떨어진 지평선에서 발견했으며 ‘신비한 오두막(Mystic Hut, 미스틱 헛)’으로 명명돼 많은 대중의 관심을 끌었다고 전했다. 이 구조물은 지구에서 보이지 않는 달의 저편에 있기 때문에 인지 능력이 있는 지적인 생명체에 의한 UFO 기지인지, 아니면 영화 2001: 스페이스 오디세이에서 본 모놀리식 물체인지 상상을 자극하고 있다. 그러나 중국 우주 프로그램을 취재하는 저널리스트 앤드류 존스는 "사진만으로는 알 수 없다"며 "분명 조사해야 할 부분이지만, 기념물이나 외계인에 관한 것은 아니다"라고 말했다. 존스는 2013년 12월 창어 3호(嫦娥3号)의 임무에서 본 것처럼, 운석의 충돌로 융기한 큰 암석일 것이라는 현실적인 추측을 내놓고 있다. 실제로 이 구조물의 정체로 가장 가능성이 높은 것은 바위인데, 유투 2호가 탐사 활동 중인 폰 카르만 분화구는 지름 180km에 이르는 충돌 분화구로 뽀죡한 바위들이 많고, 꽤 많은 암석 덩어리 조각들이 있는 것으로 알려졌다. 중국은 2007년에 창어 1호, 2010년에 창어 2호, 2013년에 창어 3호를 발사했다. 2019년 발사된 창어 4호에는 창어 3호와 달리 네덜란드의 저무선주파수 탐지기, 독일의 달 표면 뉴트론과 방사선량 탐지기, 스웨덴의 중성원자 탐지기, 사우디아라비아의 소형 광학 이미징 탐지기 등 4대 과학 탑재체를 탑재했다. 이 구조물은 지난 2023년 11월, 달 뮛면 탐사 미션 36일째 발견됐다. 중국 국가항천국(CNSA) 로버팀은 향후 유투 2호를 분화구 등 장애물을 피하면서 2~3일 후(지구 2~3개월 후)에 이 물체의 정체를 더 가까이서 조사할 것으로 알려졌다. 한편, 지난 2019년 1월 중국의 달 탐사선 ‘창어 4호(嫦娥四號)’가 지구에서 보이지 않는 달의 뒷면에 성공적으로 착륙해 본격적인 탐사에 들어갔다. 인간이 달 뒷면에 착륙한 것은 창어 4호가 처음이다. 탐사 초기 달과 태양계에 관한 중요한 단서를 제공할 것으로 기대를 모았다. 창어 4호는 2020년에는 달 암석과 흙을 지구로 가져왔고, 2021년에는 착륙선과 궤도선, 탐사 로버를 동시에 화성에 안착시켰다. 중국은 2022년에는 독자적으로 달 우주정거장까지 건설했다. 중국은 현재 중국 국가 우주국가운영위원회(CNSA)를 통해 달 우주정거장 프로젝트를 진행 중이다. 이 프로젝트는 '톈궁(Tiangong)'라고 불리는 달 정거장을 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 이는 중국의 우주 탐사 및 연구 노력의 일부다. 중국이 단독 건설하는 우주정거장 톈궁은 길이 37m, 무게 90t으로 현재 미국과 러시아 등이 공동 운영하는 국제우주정거장(ISS)의 3분의 1 정도 크기에 해당한다. 중국은 톈궁 건설이 완료되면 향후 10년 동안 매년 두 차례 유인 우주선을 발사해 우주 비행사들이 정거장에 머물며 과학실험을 수행하도록 할 예정이다.
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달 뒷면서 발견된 네모난 구조물⋯외계인 하우스?
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
- "지구는 어떻게 형성되었을까", "지구에는 물이 얼마나 있었을까"와 같은 질문들은 전 세계 과학자들에게 끊임없이 제기되는 수수께끼 같은 문제들이다. 이러한 질문들은 지구의 과거에 대한 깊은 탐구와 이해를 요구한다. 우주 영상과 같은 첨단 기술은 지구 표면에 남아 있는 물의 흔적과 같은 미스터리를 해결하는 데 큰 도움을 주고 있다. 이러한 기술을 통해 과학자들은 지구의 역사와 진화에 대한 새로운 정보를 발견하고 있다. 그런데 한 세기가 넘도록 전문가들을 당혹스럽게 만들었던 또 다른 미스터리는 ‘대부정합’으로 알려졌으며 지질학적 기록에서 누락 된 지각의 큰 판을 언급했다. 지질학적 기록에서 누락된 지각의 큰 판을 언급하는 ‘대부정합’은 한 세기 이상 전문가들을 혼란스럽게 만들었던 또 다른 수수께끼다. 영국의 인디펜던트 온라인 뉴스판 인디100(indy100)은 대부정합이 사라진 것이 '눈덩이 지구'로 알려진 시기에 발생한 심각한 빙하 침식 때문일 수 있다는 새로운 연구 결과를 보도했다. 이 시기는 행성 전체가 거의 얼음으로 뒤덮였던 고대 지구의 상태를 나타낸다. 연구 결과에 따르면, 이전에 형성된 암석이 침식되면서 그 나이가 급격하게 변하고, 이 과정에서 더 젊은 암석으로 대체될 때 퇴적 기록에서 발생하는 공백이 생기게 된다. 이 현상은 암석층의 연속성이 끊어진 것으로 볼 수 있으며, 지질학적 기록의 중요한 부분이다. 이러한 현상은 1869년 애리조나주의 그랜드캐니언에서 처음 관찰됐다. 전문가들은 암석층 사이에 나타나는 연대의 급격한 변화에 주목했고, 이러한 현상이 전 세계 여러 곳에서 반복적으로 나타나는 것을 발견했다. 이러한 현상을 '대부정합(The Great Unconformity)'이라고 명명했다. 한 연구의 저자는 빙하 침식으로 인해 전 세계적으로 평균 3~5km(2~3마일) 두께의 암석이 벗겨져 지질학적 기록에서 누락된 것으로 추정할 수 있다고 주장했다. 이러한 발견은 지구의 과거를 이해하는 데 있어 중요한 단서를 제공하며, 지질학적 연구에 있어 중대한 의미를 가지고 있다. 이를 통해 과학자들은 지구의 역사와 지질학적 변화를 더욱 정확하게 파악할 수 있게 됐다. 이번 연구의 주요 저자인 버클리 지구연대학 센터의 브렌힌 켈러(Brenhin Keller) 박사는 암석 손실의 규모가 엄청나다고 설명하며 동료들과 함께 10억㎢(2억 입방 마일)의 선캄브리아기 물질이 누락되었거나 존재할 것으로 예상했다. 그들의 이론은 전문가들이 원래 생각했던 것보다 현생대가 시작되기 전에 훨씬 더 많은 침식이 발생했음을 시사한다. 연구팀은 그 시대의 결정이 하프늄과 산소의 동위원소(아이소타입)를 가지고 있음을 증거로 제시했다. 이러한 동위원소는 오래된 암석에서 침식되어 저온에서 퇴적된 것과 일치한다. 또한, 7억 년 미만의 소행성 분화구가 많고 그보다 오래된 소행성 분화구는 두 개만 존재하는 이유임을 시사한다. 암석의 현재 위치에 관해서는 퇴적암을 침식한 빙하가 바다로 휩쓸어 갔다는 주장도 있다.
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
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美 솔튼 해,리튬 매장 재조명⋯3억7천만대 EV 배터리 제조 가능
- 캘리포니아의 죽어가는 호수 솔튼 해(Solten Sea)가 리튬 매장지로 재조명되고 있다. 1905년 콜로라도 강의 홍수로 형성된 솔튼 해는 현재 세계에서 가장 큰 리튬 염수 매장지 중 하나로 손꼽힌다. 캘리포니아의 남부 사막에 위치한 이 호수는 환경과 경제에 새로운 기회를 제공할 수 있는 가능성을 안고 있다고 미국 매체 체인징 아메리카(Changing America)가 최근 보도했다. 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)의 연구에 따르면, 리튬이 풍부하게 매장된 솔튼 해가 캘리포니아의 다음 '골드 러시' 지역으로 부상할 수 있다. 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스(University of California, Berkeley)의 분석가들은 이 호수에서 3억 7500만 대의 전기 자동차용 배터리를 만들 수 있는 리튬이 풍부하게 존재한다고 밝혔다. 리튬, 3400킬로톤 이상 생산 가능 연구팀은 솔튼 해의 암석에서 리튬 농도를 측정하고 향후 30년 동안의 리튬 생산량을 추정하는 컴퓨터 모델을 개발했다. 이 연구에 따르면, 이 지역은 기술 발전으로 인해 3400킬로톤 이상의 리튬을 생산할 수 있다. 미국 인구 조사국에 따르면 솔튼 해 인근 지역은 인구의 21%가 빈곤에 처해 있는데 리튬 채굴은 새로운 일자리 창출과 지역 경제 활성화를 가져올 수 있는 만큼, 빈곤 지역의 경제 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 지금까지 미국 정부는 바다에 존재하는 리튬의 양을 정확히 알 수 없었지만, 이번 연구를 통해 솔튼 해가 미국에 새로운 리튬 공급원으로 부상할 수 있음을 확인했다. 에너지 효율 및 재생 에너지 담당 제프 마루티안(Jeff Marootian) 수석 부차관은 "이 보고서는 국내 리튬 산업을 구축하면서 깨끗하고 유연한 전력 생산을 확대할 수 있는 기회를 제공한다"고 말했다. 솔튼 해의 리튬 개발은 미국의 전기 자동차 산업에 중요한 기회가 될 것으로 기대된다. 미국은 현재 전기 자동차 배터리에 필요한 리튬의 대부분을 중국에 의존하고 있다. 솔튼 해의 리튬 개발을 통해 미국은 리튬 수입 의존도를 줄이고 전기 자동차 산업의 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 전망된다. 환경문제 해결 선결 과제 그러나 솔튼 해는 현재 죽어가고 있다. 오랜 기간 동안 호수의 1/3이 물을 잃어왔고 앞으로도 계속 물이 줄어들 것으로 예상된다. 마른 호수 바닥은 짠 독성 물질로 덮여 있어, 인근 주민들에게 호흡기 문제를 일으키는 먼지로 변해가고 있다. 솔튼 해의 리튬을 본격적으로 개발하기 위해서는 먼저 환경적 문제를 해결해야 할 필요가 있다. 이 지역의 환경 문제 해결에는 정부와 기업, 지역 주민들이 협력이 필요하다. 정부는 환경 규제를 강화하고, 기업은 친환경 기술을 개발해야 한다. 지역 주민들도 환경 보호에 적극적으로 참여해야 한다. 리튬은 전기 자동차 산업의 발전에 필수적인 자원이다. 전기 자동차는 내연기관 자동차에 비해 배기가스를 배출하지 않기 때문에, 기후 변화 대응에 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서 솔튼 해의 리튬을 지속 가능한 방식으로 개발하는 것은 전 세계적인 기후 변화 대응에도 기여할 수 있는 중요한 의미를 갖는다.
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- IT/바이오
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美 솔튼 해,리튬 매장 재조명⋯3억7천만대 EV 배터리 제조 가능
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중국, 지하 2400ｍ에 세계 최대 암흑물질 탐사 연구시설 가동
- 중국이 쓰촨성 진핑산 지하 2400ｍ에 암흑물질(dark matter) 탐사를 위한 세계 최대 지하 연구시설을 가동했다. 사우스차이나 모닝 포스트(SCMP)는 7일(현지시간) 중국 관영 신화통신을 인용, 쓰촨성 진핑산에서 지하 2400ｍ에 위치한 33만㎡ 규모의 세계 최대 초심층 연구실 '중국 진핑 지하 실험실(China Jinping Underground Lab)'이 이날 가동을 시작했다고 보도했다. 진핑 지하 실험실은 올림픽 수영 경기장 120개에 해당하는 규모로, 이전까지 최대 지하실험실 이었던 이탈리아 그란 사소 국립실험실(Gran Sasso National Laboratory)의 약 두 배 크기다. 이 실험실은 2010년 1단계 공사에서 4000㎡ 규모로 건설됐으며 2020년 12월 칭화대 등과 함께 2단계 확장 공사를 시작해 3년만에 완공됐다. 실험실은 터널을 통해 자동차로 접근할 수 있다. 세계에서 가장 깊은 땅속에 위치한 이 실험실은 다른 곳에서는 접할 수 없는 특별하고 조용한 청정 실험 환경을 제공한다. 대부분의 우주선(cosmic ray)을 차단하는 극도의 깊이에 위치한 이 연구실은 과학자들이 우주 구성 총물질의 약 26%를 차지한다고 여겨지는 보이지 않는 물질인 암흑물질 탐지에 이상적인 '초(ultra)청정'한 환경을 조성하는 것으로 알려졌다. 암흑물질은 우주를 구성하는 총 물질의 26.8%를 차지하는 정체불명의 물질이다. 유럽 핵연구기구(CERN)에 따르면 암흑 물질은 빛을 흡수, 반사 또는 방출하지 않기 때문에 발견하기가 매우 어렵다. CERN은 미지의 물질인 암흑물질을 연구하는 장비를 보유하고 있다. CERN의 강력한 입자 가속기인 대형 강입자 충돌기는 프랑스-스위스 국경의 제네바 인근 지하 100m에 위치해 있다. 이 충돌기는 국제 연구자들이 암흑물질을 찾는 데 사용된다. 과학자들은 암흑물질이 가시 물질에 미치는 중력 효과를 통해 암흑물질의 존재를 추론할 수 있었다. 즉 암흑물질은 전파나 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등과 같은 전자기파로도 관측되지 않으며 오로지 중력을 통해서만 존재를 인식할 수 있는 가설상의 물질이다. 암흑물질은 우주생성 초기부터 널리 존재하면서 은하의 구조 등을 결정하는 중요한 역할을 한 것으로 알려졌으나 빛을 내지 않고 다른 물질과 거의 반응하지 않기 때문에 관측이 대단히 어렵다. 암흑물질의 수수께끼를 풀면 연구자들이 우주의 구성과 은하가 어떻게 서로 결합하는지 더 잘 이해할 수 있을 것으로 보인다. 과학자들은 눈에 보이는 물질은 우주 전체 질량의 5%만을 차지하고 나머지 95%는 암흑물질과 암흑에너지라고 추정한다. 2010년 진핑 연구소의 1단계 공사가 완공되었을 때 약 4000㎥의 규모였다. 칭화대학교와 국영 야롱강 수력발전회사가 공동으로 2단계 공사를 2020년 12월에 시작했다. 칭화대 웨첸(Yue Qian) 교수는 신화통신에 "진핑 실험실은 지구 표면 우주선의 1억분의 1에 해당하는 극소량의 우주선에만 노출되기 때문에 암흑물질 연구를 위한 초청정한 공간을 제공한다"고 말했다. 또 "실험실 내 환경 방사선과 자연 발생 방사성 가스 라돈의 농도가 극도로 낮은 것도 암흑물질 탐지를 향상시킬 수 있다"면서 "우리는 가장 중요한 과학적 탐구에 착수할 수 있다"고 말했다. 그는 "이 연구실이 입자 물리학, 핵 천체 물리학, 우주론, 생명 과학 및 암석 역학 분야 등의 학제간 연구를 지원할 것"이라고 덧붙였다. 신화통신은 칭화대, 상하이 교통대, 베이징 사범대학의 과학자와 중국원자력연구소, 중국과학원 암석 및 토양 역학 연구소 등으로 구성된 10개의 연구팀이 이미 이 시설에 주둔했다고 전했다. 한편, 한국은 강원도 정선군의 예미산 지하 1000미터에 위치한 세계적 수준의 고심도 지하실험시설 '예미랩'에서 우주의 비밀을 밝히고 있다. 이곳에서는 '암흑물질'과 우주를 구성하는 기본 입자인 '중성미자' 연구 등이 진행되고 있다.
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중국, 지하 2400ｍ에 세계 최대 암흑물질 탐사 연구시설 가동
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로봇 굴삭기, 거대한 돌담 자율 건설 주목
- 모양이 일정하지 않은 무정형의 바위를 정밀하게 쌓아 벽을 쌓는 작업은 육체적, 정신적으로 매우 힘든 일로 간주된다. 최근에 이러한 작업을 로봇이 수행했다는 사실이 많은 이들에게 놀라움을 주고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 스위스의 ETH 취리히 연구소 팀이 개조한 12톤짜리 보행형 로봇 굴삭기에 대해 보도했다. 이 로봇의 이름은 HEAP(자율 목적을 위한 유압식 굴삭기)으로, ‘Menzi Muck M545’ 모델의 보행형 굴삭기다. 이 로봇에는 GNSS GPS(글로벌 위치 결정 시스템), 새시(sash)에 장착된 IMU(관성 측정 장치), 제어 모듈, 그리고 객실 및 굴착 암에 설치된 LiDAR 센서 등이 추가됐다. 이 최신 프로젝트에서 HEAP는 건설 현장을 스캔하고 3D 지도를 작성한 다음, 현장에 버려진 여러 톤의 무게를 가진 바위들의 위치를 파악하는 작업부터 시작했다. 그런 다음 로봇은 각각의 바위를 땅에서 들어올려 머신 비전 기술을 사용하여 각 바위의 무게와 무게 중심을 추정하고 3차원 모양을 기록했다. HEAP의 제어 모듈에서 실행되는 알고리즘은 6미터(20피트) 높이와 65미터(213피트) 길이의 안정적인 건식 석벽을 구축하기 위해 각 바위의 최적 위치를 결정한다. '건식' 석벽이란 모르타르나 접착제 없이 오로지 돌만을 사용하여 쌓은 벽을 의미한다. HEAP는 건물 세션당 약 20~30개의 바위를 배치하여 이러한 벽을 건설했다. 연구원들은 이러한 작업량이 외부에서 공급되는 암석이 사용될 경우, 한 번에 얼마나 많은 양을 처리할 수 있는지를 보여주는 예시라고 말했다. 실험 시스템의 주요 특징 중 하나는 현장에서 조달한 바위나 기타 건축 자재를 사용할 수 있다는 점이다. 이는 다른 위치에서 자재를 가져오는 데 드는 에너지 낭비를 줄일 수 있다. 연구팀은 대규모 건식 석벽을 건설하는 데 최초로 로봇 굴착기를 사용했다. 이들은 인공지능을 탑재한 로봇이 건설업의 생산성을 높이고 지속 가능한 성장을 이끌 것으로 기대하고 있다. 로봇 굴착기는 돌 하나를 쌓는 데 평균 12분 정도 소요된다. 이는 사람이 조종하는 경우보다 약 10% 느린 속도이지만, 로봇이 혼자 모든 작업을 수행할 수 있어 노동력 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 특히, 현지에서 구할 수 있는 천연 자재나 재활용 재료를 사용할 수 있기 때문에 환경 부담도 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이 굴착기를 개발한 취리히 대학교의 후터 교수는 로봇 굴착기로 담을 쌓으면 비슷한 성능의 철근 콘크리트로 담을 쌓는 것 보다 탄소배출을 41% 줄일 수 있다고 설명했다. 한편, 한국생산기술연구원은 지난 2021년 한양대학교, 한국전자기술연구원, 한국기계산업진흥회 등과 함께 재난 현장에서 소방관들의 안전을 보호하면서 어렵고 복잡한 구조 작업을 신속하게 수행할 수 있는 특수 굴삭기를 개발했다. 이 굴삭기는 자체적으로 움직이지는 못하지만, 웨어러블 장치를 통해 조종사가 마치 자신의 팔처럼 작업기를 자유롭게 움직일 수 있도록 설계됐다. 이 장치는 최대 200kg의 대형 장애물을 옮기거나 22mm 두께의 철근을 절단하고, 시멘트 덩어리를 부수거나 샌드위치 패널을 뚫는 등 다양한 작업을 쉽게 수행할 수 있어, 매몰된 인명을 굴삭기보다 빠르게 구조할 수 있다. 이러한 기능은 숙련되지 않은 사람도 직관적으로 조종할 수 있게 해, 재난 상황에서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
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로봇 굴삭기, 거대한 돌담 자율 건설 주목
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일본, 해저 화산 폭발로 새로운 섬 탄생
- 세계 곳곳에서 해수면 상승으로 인한 섬 침몰 우려가 커지고 있는 가운데, 일본에서 해저 화산 폭발로 새로운 섬이 탄생했다고 지오 뉴스(Geo News)가 전했다. 일본 기상청(JMA)은 지난 11월 1일, 태평양 오가사와라 제도 이오지마 해역에서 해저 화산 폭발로 새로운 섬이 형성되었다고 밝혔다. 이 섬은 일본 수도인 도쿄에서 남쪽으로 약 1200km 떨어진 이오지마 앞바다에서 약 1km 지점에 위치한다. 섬의 크기는 가로 약 400m, 세로 약 200m로 추정된다. 지난 1일 일본 해상자위대가 섬이 바다 위로 떠오른 모습을 촬영하면서 새로운 섬이 형성된 것이 세상에 알려졌다. 기상청은 작년부터 이 지역의 화산 활동을 모니터링해 왔으며, 지난 10월 30일 발생한 해저 화산 폭발로 분출한 암석이 쌓이면서 이 섬이 형성된 것으로 보고 있다. 폭발 당시 섬은 해수면 위로 약 30m가량 솟아올랐으며, 이후에도 화산 활동이 계속되고 있다. 이후 파도의 침식으로 섬의 형태가 점차 변하고 있는 것으로 알려졌다. 도쿄 대학 지진연구소의 나카다 세츠야 명예 교수는 "분출 전부터 표면 아래에 마그마가 축적되어 있었으며, 이 마그마가 분출하면서 섬이 형성된 것으로 보인다"고 설명했다. 이 섬의 육지를 형성한 주요 퇴적물은 경석이다. 담색 또는 백색의 화산 생성물인 경석은 화산에서 분출한 마그마가 갑자기 식으면서 생긴 돌로 스펀지처럼 구멍이 많은 것이 특징이다. 또한 이 섬에는 토사가 많아서 앞으로 파도에 씻겨 사라질 수도 있다. 이오지마 해안 부근에 새로운 육지가 형성된 것은 이번이 처음이 아니다. 됴쿄대 지진연구소는 화산 활동이 계속되면 섬이 더 커질 수 있다고 내다봤다. 일본은 해수면 상승으로 인해 섬 침몰 피해를 입을 가능성이 있는 국가 중 하나로, 일본 정부는 섬의 침몰을 막기 위해 해안 보호 시설을 강화하는 등 다양한 노력을 기울이고 있다.
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- 산업
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일본, 해저 화산 폭발로 새로운 섬 탄생
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美 칼텍, "지구 내부 '덩어리'는 다른 행성의 '흔적'"
- 달을 생성한 것으로 추정되는 원시 행성의 흔적이 지구 내부에서 발견되어 큰 관심을 끌고 있다. 최근의 이 발견은 지구와 달의 기원에 대한 이론에 중요한 증거가 될 수 있다. 영국의 과학 전문 매체 사이키(phys.org)는 미국 캘리포니아 공대(칼텍, Caltech) 과학자들이 '네이처' 학술지에 발표한 논문을 인용해 지구 내부에서 원시 지구와 충돌한 행성의 흔적을 발견했다고 보도했다. 이 연구는 두 가지 중요한 과학적 미스터리를 해결할 수 있는 가능성을 제시한다. 하나는 수천 년 동안 인류를 매혹시켜온 달의 기원에 관한 것이고, 다른 하나는 그 충돌이 지구 내부에 어떤 영향을 미쳤는지에 관한 것이다. 주된 이론은 약 45억 년 전, 화성 크기의 행성이 아직 형성 중이던 지구와 충돌하여 달이 생성되었다는 것이다. 수천 년 동안, 달의 기원은 과학자부터 호기심 많은 어린이까지 모두를 매혹시켜왔다. 가장 널리 받아들여지는 이론은 약 45억 년 전, 지구가 형성되는 과정에서 화성 크기의 행성인 '테이아(Theia)'와의 거대한 충돌로 인해 달이 생성되었다는 것이다. 당시 지구는 현재 크기의 약 85%에 불과했으며, 이 충돌로 인한 엄청난 양의 잔해가 우주로 튕겨져 나가 달을 형성했다. 이 이론에도 불구하고, 수십 년 동안 테이아의 존재를 뒷받침할 명확한 증거는 발견되지 않았다. 그러나 최근 네이처에 발표된 미국 연구팀의 새로운 연구 결과는 우리가 테이아에 대해 이해하는 방식에 대해 새로운 관점을 제시할 수 있음을 나타낸다. 이 연구는 과학자들이 테이아의 흔적을 찾는 방식에 대해 재고할 필요가 있음을 시사하고 있다. '원시지구' 충돌 행성 흔적 2곳 추정 1980년대에 지진파를 통해 발견된 지구 표면 아래 약 2900킬로미터(1800마일) 깊이에 위치한 두 개의 거대한 '덩어리'는 지질학자들에게 오랫동안 의문을 제기해왔다. 이 대륙 크기의 물질 덩어리는 지구의 암석 맨틀의 바닥, 즉 녹아 있는 핵 근처에 걸쳐 있다. 하나는 아프리카 아래, 다른 하나는 태평양 아래에 위치해 있다. 과학자들은 이 덩어리들이 주변 암석에 비해 훨씬 더 뜨겁고 밀도가 높다는 것을 발견했다. 그러나 이 덩어리들의 정확한 성질과 기원에 대해서는 여전히 많은 것이 불확실하다. 최근 연구에 따르면, 이 덩어리들은 지구 형성 당시 테이아라는 원시 행성과의 충돌로 지구 내부로 들어온 ‘매장된 유물'일 수 있다. 이 충돌로 인해 테이아의 잔해가 지구의 깊은 내부에 숨겨져 있었을 가능성이 제시되고 있다. 연구팀은 달을 형성시킨 테이아와의 충돌이 지구가 생명을 유지할 수 있는 독특한 행성으로 발전하는 데 중요한 역할을 했을 것이라고 주장했다. 캘리포니아 공과대학의 지구역학 연구원이자 이번 연구의 주 저자인 첸 위안(Qian Yuan)은 AFP와의 인터뷰에서 테이아 충돌의 증거가 아직 발견되지 않은 것이 "매우, 매우 이상하다"고 언급했다. 위안에 따르면, 테이아는 원시 지구와 충돌할 때 초당 10km(약 6마일) 이상의 속도로 이동하고 있었으며, 이 속도로 인해 일부 잔해가 지구의 하부 맨틀까지 침투할 수 있었다고 한다. 맨틀은 지각과 외핵 사이의 암석층을 의미한다. 철분 함량 높아 지구 멘틀에 축적 연구팀이 개발한 시뮬레이션 동영상은 테이아의 맨틀 덩어리가 지구 내부에서 어떻게 움직이는지 보여주고 있다. 이 덩어리들은 수십 킬로미터에 이르는 너비를 가지고 있으며, 지구 내부를 소용돌이치며 이동하고 있다. 과학자들은 녹은 테이아 물질이 냉각되고 굳어지면서, 높은 철분 함량으로 인해 지구 맨틀과 핵의 경계에까지 가라앉았다고 설명했다. 이 물질들은 오랜 시간에 걸쳐 대규모저속지역(LLVP)으로 알려진 별도의 두 개의 덩어리로 축적되었으며, 현재는 각각 달보다 더 큰 크기에 이르렀다. 첸 위안은 이러한 발견에 대해 "지구의 깊은 내부에 대한 이론을 검증하는 것은 매우 어렵고, 모델링이 100% 확실할 수 없다"고 말했다. 이는 지질학적 연구에서 자주 마주치는 복잡성과 불확실성을 반영하는 발언이다. 이 이론이 만약 사실이라면 그 의미는 중대할 수 있다. 지구는 현재까지 알려진 바에 의하면 우주에서 생명이 존재할 수 있는 유일한 행성이다. 첸 위안은 테이아와의 충돌이 지구의 구성을 단 24시간 만에 극적으로 변화시켰을 수 있다고 말했다. 위안은 초기 조건이 지구를 독특하게 만드는 중요한 요소, 즉 다른 암석 행성과 구별되는 이유라고 주장했다. 이전 연구들은 테이아가 생명의 핵심 성분인 물을 지구에 가져왔을 가능성을 제시했다. 또한, 이 덩어리가 맨틀 기둥(마그마 기둥)을 형성하여 지구 표면에 영향을 미치고 초대륙의 진화와도 연관이 있을 수 있다는 관찰이 있었다. 위안은 "테이아는 지구에 중요한 무언가를 남겼고, 이는 지난 45억 년 동안 지구의 진화에 중요한 역할을 했다"고 강조했다. 스코틀랜드 스털링 대학교의 지구 과학 및 행성 탐사 전문가 크리스티안 슈뢰더는 이 이론이 다양한 증거와 일치한다며, 이것이 매우 중요하고 흥미로운 발견임을 강조했다. 슈뢰더는 달의 형성에 대한 미스터리가 여전히 완전히 해결되지 않았다고 언급하면서도, 이번 연구가 테이아 충돌 이론에 무게를 두고 있으며 핵과 맨틀의 경계에서 관찰되는 이상 현상에 대한 신뢰할 수 있는 설명을 제공한다고 말했다. 이처럼 지구 내부에 보존될 가능성이 있는 테이아의 잔해가 오늘날 지구상에서 진행되는 중요한 과정들에 영향을 미쳤을 수 있다는 의견에 힘이 실리고 있다.
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- 생활경제
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美 칼텍, "지구 내부 '덩어리'는 다른 행성의 '흔적'"
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화성 지진, 운석 충돌 아닌 지각 내부 활동 때문
- 우주과학 전문 매체 머커닷더(Merkur.de)는 2022년 5월 4일 화성에서 발생한 규모 4.7의 지진은 미국 항공우주국(NASA)의 인사이트호(InSight)에 의해 포착되었으며, 화성에서 발견된 가장 강력한 지진 중 하나로 기록되었다고 최근 보도했다. 당시 NASA는 이 지진이 운석 충돌로 인해 발생했다는 가능성을 제기했다. 그러나 옥스퍼드대의 벤저민 페르난도 교수가 주도한 국제 연구팀은 다른 가설을 제기했다. 이 연구팀은 화성 표면을 철저히 조사한 결과, 지진을 일으킬 만한 충분한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 발표했다. 대신, 화성 지각 내부의 엄청난 압력 변화가 지진의 주 원인이라고 지목다. 연구팀은 전 세계 화성 탐사 프로젝트가 공동으로 화성 표면을 탐색했으나 강진을 유발할만한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 밝혔다. 대신 화성 내부에 응축돼 있던 엄청난 지각의 힘이 방출되면서 규모 4.7의 강진을 일으킨 것으로 결론지었다. 연구팀은 화성 지각 내부의 높은 압력이 지각의 얇은 구조와 관련이 있을 것으로 추정했다. 화성의 지각은 지구보다 얇고, 그로 인해 암석층이 더욱 활발하게 움직일 수 있다. 화성의 지각은 지구처럼 판이 움직이지는 않지만, 내부의 암석층은 다른 속도로 냉각과 수축 과정을 겪으면서 지진을 유발하는 압력을 쌓게 된다. 이러한 상황에서 충분한 압력이 축적되면, 암석층이 파괴되면서 지진이 발생하게 된다는 것이 연구팀의 결론이다. 이번에 발생한 화성 지진의 규모는 4.7로, 지구의 지진에 비해 상대적으로 약하지만 화성에서는 매우 강한 편에 속한다. 이 지진은 화성 북극 부근의 거대한 화산인 발행산에서 북서쪽으로 약 280km 떨어진 지점에서 발생했다. 인사이트호는 지진이 발생한 지점에서 대략 1000km 떨어진 곳에 있었으며, 다행히도 지진으로 인해 피해는 발생하지 않았다. 이번 연구는 화성의 지질학적 특성과 활동에 대한 중요한 통찰을 제공할 것으로 예상된다. 화성의 지진 활동 분석은 화성의 내부 구조와 진화 과정을 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 특히, 이번 연구는 화성 내부의 암석층이 상당히 활발하게 움직이고 있음을 보여주며, 이로 인해 화성의 지질 활동이 지구보다 활발할 수 있다는 가설을 제시했다. NASA는 이번 연구 결과를 통해 화성의 지질학적 활동에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대하며, 향후 인사이트호를 통해 화성의 지진 활동을 지속적으로 관측할 계획이다. 한편, 인사이트(InSight)는 NASA의 화성 지질 탐사 착륙선이다. 화성의 탄생과 태양계의 진화와 형성과정, 내부 온도, 지각활동, 화성의 열분포 등의 연구가 목적이다. 2018년 5월 5일 발사되어, 2018년 11월 26일 화성에 도착해 탐사 임무를 수행중이다. 주요 장비로는 HP3과 지진계 등을 장착했으며, SEIS로 화성 지표면 내부의 파동을 들여다 볼 수 있다. 달에도 아폴로 12호, 14, 15, 16호 미션 때 설치한 지각활동을 탐사하는 지진계가 있다. 현재까지 지구 외 다른 천체에서 관측된 가장 강한 지진은 달에서 1977년 관측된 것으로 우리나라 경주 지진과 비슷한 강도 5.5규모였다.
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화성 지진, 운석 충돌 아닌 지각 내부 활동 때문
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NASA, 금속성분 풍부한 '프시케' 소행성 탐사
- 미국 항공우주국(NASA)은 화성과 목성 사이의 궤도에 있는 프시케(Psyche)라는 금속성분이 풍부한 소행성 탐사를 시작했다. 미국 매체 더 힐에 따르면 프시케는 철과 니켈 등의 금속으로 풍부하며, 길이가 280km에 달하는 거대한 소행성이다. NASA는 이 소행성이 충돌로 인해 표면의 암석이 제거된 채 남아있는 행성 핵으로 보고 있으며, 이를 통해 지구를 포함한 행성들의 핵이 어떻게 형성되었는지에 대한 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. NASA의 제트 추진 연구소(JPL)는 지난 10월 13일 프시케 탐사선을 우주로 쏘아 올렸다. 이 탐사선은 약 6년 동안 40억km를 여행해 2029년 8월에 동일한 이름의 목적지인 프시케 소행성에 도착할 예정이다. 그 전에 탐사선은 2026년 5월 화성 근처를 지나며 화성의 중력을 이용해 속도를 증가시키고 방향을 조절한다. 행성에 도착한 후에는 약 26개월 동안 고도 65~700km 상공에서 프시케를 공전하며 지형과 구성 성분, 자기, 중력 등 다양한 정보를 수집할 계획이다. 이번에 탐사를 진행하는 '프시케' 탐사선은 소행성 이름을 따서 붙여졌다. 다중 스펙트럼 이미저, 감마선과 중성자 분광계, 자력계와 X-밴드 중력 과학 조사를 포함한 여러 도구를 탑재하고 있다. 또한 전파가 아닌 레이저를 사용하여 훨씬 더 빠른 속도로 데이터를 지구로 다시 보내는 심우주 광통신 장치를 테스트한다. 프시케 탐사 임무는 태양계의 탄생과 진화에 대한 많은 정보를 밝혀내어 과학에 도움이 될 것으로 기대한다. 아울러 우주의 천연 자원 채굴에 대한 정보도 수집한다. 일부 전문가들은 프시케 소행성의 광물 가치를 약 10조 달러(약 1경3430조원)로 추정하고 있다. '지구 물리학 연구 저널(Journal of Geophysical Research)'의 한 논문은 대략 11.65조 달러로 추정하기도 했다. 정확한 가치는 아직 확인되지 않았지만 미래에 이 소행성의 풍부한 광물을 채굴하려는 많은 시도가 예상된다. 핵 융합 추진 기술 발전 기대 프시케 혹은 다른 소행성에서의 채굴을 시작하기 위해서는 향후 5~6년 동안 새로운 기술 개발이 필요하다. 지구와 프시케 사이의 거리가 매우 멀기 때문에, 현재의 기술로는 소행성에서 광물을 채굴하고 지구로 귀환시키는 데 엄청난 비용이 들 것으로 예상되기 때문이다. 핵 융합 추진 기술이 개발된다면, 지구와 프시케 사이의 이동 시간이 크게 단축될 것으로 보인다. 이 기술을 활용하면 로봇을 이용해 소행성에서 자원을 채굴하고 정제한 후, 채굴된 자원을 우주 산업 인프라로 운송하는 광산 선박의 활용이 가능해질 것이다. 프시케와 같은 태양계의 천체들은 경제적인 이윤을 창출할 수 있으며, 이는 많은 이점을 가지고 있다. 소행성 채굴은 지구에서의 채굴과 달리 환경에 미치는 부정적인 영향이 없다. 저명한 천체 물리학자 닐 드 그래스 타이슨(Neil deGrasse Tyson)은 소행성과 달의 채굴에 대해 긍정적인 견해를 제시했다. 그는 이러한 채굴 활동이 천연 자원에 대한 충돌과 갈등을 줄일 수 있을 것이라고 말했다. 한국, 다누리 탐사 계획 우리나라도 우주 광물 채굴 분야에 뛰어들기 위한 준비를 하고 있다. 한국항공우주연구원은 2029년부터 2031년까지 '다누리'라는 이름의 소행성 탐사선을 개발 중이다. '다누리'는 지구로부터 약 1.5억km 떨어진 '162173 APL' 소행성을 목표로 하고 있다. 이 소행성은 지름이 약 500m이며, 철, 니켈, 황, 규산염 등의 광물이 풍부하다. '다누리'는 2029년 8월에 발사되어 2031년 12월에 APL 소행성에 도착할 예정이며, 그곳의 지형, 구성 성분, 자기장 등을 조사할 계획이다. '프시케'와 '다누리'의 탐사는 우주 광물 채굴의 실현 가능성을 입증하는 중요한 단계가 될 것이다. 우주 광물 채굴이 현실화되면 지구의 자원 문제를 해결하고, 새로운 경제적 기회를 열어줄 것으로 예상된다.
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- 산업
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NASA, 금속성분 풍부한 '프시케' 소행성 탐사
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나사, 베누 소행성 샘플서 '탄소와 물' 존재 확인
- 나사(NASA)가 우주에서 채취해 지구로 가져온 45억 년 된 소행성 '베누(Bennu)' 샘플에 탄소와 물의 존재가 확인됐다. 베누 샘플 연구는 지구 생명체의 구성 요소가 암석에서 어떻게 출현했는지 실마리를 제공할 것으로 보인다. 미국 항공우주국(NASA)은 11일(현지시간) 텍사스주 휴스턴에 있는 존슨우주센터(JSC)에서 지난 9월 24일 귀환한 소행성 탐사선 '오시리스-렉스'(OSIRIS-REx)가 채취한 '베누' 샘플을 처음으로 공개했다. 이 발견은 NASA의 오시리스-렉스(OSIRIS-REx, 기원, 스펙트럼 해석, 자원 식별 및 보안 - 레골리스 탐사선) 과학팀의 예비 평가의 일부였다. 빌 넬슨 NASA 국장은 "오시리스-렉스 샘플의 돌과 먼지에는 물과 많은 양의 탄소를 포함하고 있다"며 "과학자들이 앞으로 여러 세대에 걸쳐 지구 생명체의 기원을 조사하는 데 도움이 될 것"이라고 밝혔다. 풍부한 물과 탄소 함유 NASA는 소행성의 암석과 먼지에 담긴 비밀은 앞으로 수십 년 동안 연구되어 태양계가 어떻게 형성되었는지, 지구에 생명체의 전구 물질이 어떻게 뿌려졌는지, 지구와의 소행성 충돌을 피하기 위해 어떤 예방 조치를 취해야 하는지에 대한 통찰력을 제공할 것으로 기대했다. 넬슨 국장은 "오시리스-렉스 샘플은 지금까지 지구로 보내진 소행성 샘플 중 가장 탄소가 풍부하다"며 "첫 번째 분석 결과, 점토 광물 속에 물이 상당히 많이 함유돼 있다. 광물과 유기 분자 모두에 탄소도 있다"고 말했다. NASA 존슨의 큐레이션 전문가들은 특별히 지어진 새로운 클린룸에서 지난 열흘 동안 샘플 반환 하드웨어를 조심스럽게 분해하여 그 안에 들어 있는 대량의 샘플을 엿볼 수 있었다. 당초 소행성 샘플은 60g으로 계획됐지만 과학자들은 처음 과학용 캐니스터 뚜껑을 열었을 때 수집기 헤드, 캐니스터 뚜껑, 베이스 외부를 덮고 있는 소행성 물질을 추가로 발견했다. 여분의 물질이 너무 많아서 기본 샘플을 수집하고 담는 세심한 과정이 느려졌다는 설명이다. 넬슨은 "이 물질들은 지구 형성에 중요한 요소"라며 "이는 생명체가 탄생할 수 있었던 원소의 기원을 규명하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다. 태양계와 지구 원소 규명 기대 처음 2주 동안 과학자들은 주사 전자 현미경, 적외선 측정, X-선 회절, 화학 원소 분석을 통해 이미지를 수집하여 행성 초기 물질에 대한 "빠른" 분석을 수행했다. 또한 X-선 컴퓨터 단층 촬영을 통해 입자 중 하나의 3D 컴퓨터 모델을 생성하여 다양한 내부를 들여다봤다. 이 초기 모습을 통해 샘플에 탄소와 물이 풍부하다는 증거를 확인할 수 있었다. 오시리스-렉스 소행성 탐사선에 탑재된 캡슐은 2016년 9월 케이프 커내버럴 우주센터에서 발사된 지 7년 만에 38억6000마일(62억km)에 달하는 대장정 끝에 지난 2023년 9월 24일 지구로 무사히 귀환했다. 이 탐사선은 2020년 10월 지구에서 약 3억3300만㎞ 떨어진 곳에 있는 베누 표면에서 흙과 자갈 등 샘플 250ｇ을 채취한 뒤 2021년 5월 지구로의 귀환을 시작했다. 이는 미국으로선 첫 번째 소행성 샘플 채취였지만, 앞서 일본이 이토카와(2010년), 류구(2020년) 소행성으로부터 각각 채취한 샘플 1g 미만과 5.4g보다는 많은 양이다. 기상 현상과 지각 변동 등으로 크게 변형된 지구와 달리 베누는 45억년 전 태양계 형성 초기의 물질을 그대로 간직하고 있을 것으로 추정되고 있다. 투손 애리조나 대학교의 오시리스-렉스 수석 연구자인 단테 로레타(Dante Lauretta)는 "소행성 베누의 먼지와 암석 속에 보존된 고대의 비밀을 들여다보면서 우리는 태양계의 기원에 대한 심오한 통찰력을 제공하는 타임캡슐을 열어보고 있다"라고 말했다. 로레타는 "탄소가 풍부한 물질과 물을 함유한 점토 광물이 풍부하게 존재하는 것은 우주 빙산의 일각에 불과하다. 수년간의 헌신적인 협력과 최첨단 과학을 통해 이루어진 이러한 발견은 우리가 살고 있는 천체뿐만 아니라 생명의 시작에 대한 잠재력을 이해하는 여정으로 우리를 이끌고 있다"고 전했다. 우주 신비 규명 기대 한편, NASA는 존슨우주센터 내 전용 청정실에서 앞으로 2년간 베누의 샘플을 정밀 분석할 예정이다. 베누에서 채취된 샘플이 어떻게 소행성이 형성되고 진화했는지 우주 유산의 신비를 풀 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 또한 이를 통해 지구에 생명체 출현에 대한 인류의 오랜 궁금증을 풀고 앞으로 이 소행성이 지구를 어떻게 비껴갈 수 있는지를 연구하는 데에도 도움을 줄 수 있을 것으로 보고 있다. 과학자들은 베누가 지금부터 약 160년 후 지구와 충돌할 가능성이 큰 것으로 추정하고 있다. NASA는 미래 세대의 과학자를 포함한 전 세계 과학자들의 추가 연구를 위해 베누 소행성 샘플의 최소 70%를 존슨 기지에 보존할 예정이다. 아울러 올가을에는 스미소니언 박물관, 휴스턴 우주 센터, 애리조나 대학교에 추가 샘플을 대여하여 공개적으로 전시할 계획이다.
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나사, 베누 소행성 샘플서 '탄소와 물' 존재 확인
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나사, 소행성 베누 시료 첫 개봉
- 과학자들은 지난달 베누 소행성에서 가져온 시료에 놀라운 반응을 보였다. 그 놀라움의 원인은 어떤 것일까? 이 질문의 답은 오는 10월 11일 미국 우주항공국(NASA)의 라이브 방송을 통해 밝혀질 예정이다. 미국 CNN에 따르면, NASA의 오시리스 렉스(OSIRIS-Rex) 탐사선은 7년의 임무를 성공적으로 마무리하고 행성에서 취득한 시료를 곧 분석할 계획이다. 과학자들은 지난 9월 26일, 과학자들이 탐사선의 시료 용기를 열자, 용기 주변과 내부에서 암석과 토양을 수집하는 데 사용된 기구로부터 어둡고 미세한 물질을 발견했다. CNN은 이것이 소행성에 대한 초기 통찰을 제공하는 중요한 장면이라고 전했다. 이 시료는 지난 9월 24일, 미국 유타 사막의 국방부 유타 시험훈련장에 예상보다 3분 빠르게 도착했다. 탐사선은 베누라는 소행성에 착륙해 시료를 채취한 후 지구로 귀환했고, 이 과정에서 약 60억 2100만km(38.6억 마일)를 이동했다. 소행성은 태양계 형성 시기의 유물로, 행성이 초기에 형성되며 겪은 혼란스러운 시기의 모습을 반영한다. CNN은 지구 근처의 소행성들이 지구에 위협을 가하므로, 그들의 구성과 궤도를 파악하는 것이 지구와의 충돌 위험을 회피하기 위한 중요한 방법이라고 설명했다. 현재, 이 시료는 나사의 휴스턴 존슨 우주센터에 있는 청정실에서 정밀 분석을 위해 보관 중이다. 탐사선은 2020년 10월 터치 앤 고(Touch-and-Go) 방식의 TAGSAM 시료 획득 메커니즘을 이용해 베누 표면의 시료를 성공적으로 수집했다. 이 과정에서 많은 양의 물질이 획득되어 빠르게 분석할 수 있을 것이라는 기대가 컸다. 그러나 메커니즘 내부에서 아직 전체 시료에 접근하기 전에도 충분한 양의 물질이 확인되었다. 오시리스 렉스의 큐레이션 책임자인 크리스토퍼 스니드(Christopher Snead)는 "물질의 양이 많아 예상했던 것보다 분석에 더 많은 시간이 걸릴 것으로 보인다"라고 전했다. 미국 CNN 보도에 따르면, 현재 TAGSAM 헤드를 통해 수집된 시료의 초기 분석이 진행 중이며, 베누에서 얻은 물질에 대한 첫 번째 결과가 곧 공개될 것으로 예상된다. 오시리스 렉스는 2018년 12월 발사된 후 약 2년여 만에 지구에서 약 1억3000만km 떨어진 태양 궤도를 도는 소행성 베누의 상공에 도착했다. 2020년 10월에는 베누 표면에 착륙하여 시료를 채취한 후, 2021년 5월에 지구로 귀환하기 시작했다. 린지 캘러(Lindsay Keller) 오시리스 렉스의 시료 분석팀 대표는 "우리는 시료를 원자 단위까지 정밀하게 분석할 수 있는 세심한 기술을 갖추고 있으며, 이 분석을 위한 최고의 전문가와 최첨단 설비를 보유하고 있다"고 성명에서 밝혔다. 팀은 베누에서 얻은 시료의 초기 분석을 위해 주사 전자 현미경, X선, 적외선 기기 등을 활용하여 재료의 화학적 특성을 파악하며, 수화된 광물과 유기 입자의 존재를 확인한다. 또한, 소행성 내에 특정 광물이 풍부하게 존재하는지도 파악할 예정이다. 과학자들은 베누에서 얻은 풍부한 시료를 통해 무엇을 우선적으로 예상해야 할지에 대한 보다 명확한 인식을 갖게 될 것으로 예상하고 있다. 그들은 베누와 같은 소행성이 지구 초기 형성 단계에서 필수적인 원소인 물과 같은 물질을 지구에 전달했을 가능성을 검토하고 있다. 한편, 이 시료를 지구로 전달한 탐사선은 '오시리스 아펙스(OSIRIS-APEX)'라는 이름으로 재명명되었으며, 2029년에 지구 근처에서 맨 눈으로도 관측 가능한 거리까지 접근하는 소행성 아포피스의 연구를 위해 이동 중이다.
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나사, 소행성 베누 시료 첫 개봉
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신비한 핑크 다이아몬드, 희귀한 이유는?
- 누구나 한 번쯤은 사랑하는 연인이나 결혼 기념일 또는 특별한 순간을 기념하기 위해 다이아몬드를 선물하거나, 혹은 선물 받고 싶다는 생각을 한다. 다이아몬드는 그 자체로 귀중한 보석으로 알려져 있지만, 그 중에서도 핑크 다이아몬드는 특별한 가치를 지닌다. 최근 프랑스의 매체 푸투라(FUTURA)는 이 희귀한 핑크 다이아몬드의 신비한 기원에 대한 연구결과를 보도했다. 다이아몬드의 희소성은 그것이 형성되는 극도의 환경 때문이다. 이런 보석은 지구 내부 약 140~190km 깊이에서 극도의 온도와 압력 속에서 수십억 년 동안 천천히 형성된다. 푸투라에 따르면, 이러한 고유한 형성 과정이 다이아몬드의 가치를 높여준다. 특히, 핑크 다이아몬드는 10만 개의 다이아몬드 중 단 하나만이 가지는 독특한 색상으로, 그것만으로도 특별한 보석임을 확인시켜 준다. 핑크 다이아몬드는 전 세계 몇 안 되는 광산에서만 발견되며, 그 중 호주의 아가일 광산은 시장에 공급되는 핑크 다이아몬드의 약 90%를 생산하고 있다. 호주에 위치한 이 고대 화산에는 특별한 특징이 있다. 이 광산은 일반적인 경우처럼 킴벌라이트[반상조직의 초고철질(ultramafic) 화성암으로 칼륨의 함량이 매우 높다]가 아니라 램프로이트(150km를 초과하는 깊이에서 부분적으로 녹은 맨틀에서 형성되는 암석) 화산 도관에서 채취된 것이다. 이 화산암이 형성된 지질과정은 아직 미스터리한 채로 남아 있다. 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 등재된 연구 결과에 따르면, 아가일 램프로이트는 약 13억년 전 형성됐을 것으로 추정된다. 이는 이전까지 추정되던 시기보다 1억년 앞선 것이며, 바로 이 점이 광산의 형성 이해에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 아가일이 위치한 지구상에서 가장 오래된 대륙 중 하나인 킴벌리 대륙과 북부 오스트레일리아 대륙의 접합 지대는 오래전부터 알려진 지역이다. 이 지점은 약 18억년 전, 세계에서 가장 고대의 대륙 중 하나인 누나(Nuna) 형성 과정에서 생겨났다. 핑크 다이아몬드의 형성에는 극도의 지각압이 필요하다고 여겨진다. 이러한 조건은 아가일 지역에서 충족됐을 것이다. 그렇지만, 이 귀한 다이아몬드가 어떻게 지표면까지 올라왔는지는 아직 풀리지 않았다. 최근 연구에 따르면, 아가일 램프로이트는 대략 13억년 전에 형성되었을 것으로 추정되며, 이는 초대륙 분열의 시작과 일치한다. 그러나 아가일 지역의 분열은 완전히 이루어지지는 않았다. 지각이 매우 얇아진 결과로 마그마가 지표로 상승했고, 이 과정에서 지구 깊은 곳에서 형성된 핑크 다이아몬드가 표면으로 올라 온 것으로 추정된다. 이런 지리적 특징은 앞으로 전 세계에서 새로운 광산 위치를 파악하는 데 중요한 단서가 될 수 있다. 한편, 다이아몬드 산업은 광업에서 더 넓은 제조업 영역으로 확장되고 있다. 금속 촉매제인 철과 니켈을 탄소 파우더에 첨가하여 고온 및 고압에서 다이아몬드 '씨앗'을 합성하는 방법이 개발됐다. 이 합성 다이아몬드 제조 기술을 보유한 국가로는 인도, 중국, 한국 등 총 8개국이 있다. '랩그로운 다이아몬드'라는 이름으로 알려진 이 인공 다이아몬드는 천연 다이아몬드보다 가격이 경제적이다. 환경에 미치는 영향도 크게 줄일 수 있어서 인공 다이아몬드에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.
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- 생활경제
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신비한 핑크 다이아몬드, 희귀한 이유는?
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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?
- 지구의 자전축 기울기가 약 80cm(약 31.5인치)나 또 어긋난 것으로 밝혀졌다. 최근에 '지구의 기울기'가 다시 화제가 되고 있는 가운데, 과학자들의 조사에 따르면 지구의 기울기 변동이 가속화되어 31.5인치(약 80 센치)나 변경된 것으로 확인됐다. 이 데이터는 2023년 6월 지구과학 저널 「지구물리학 연구 레터(Geophysical Research Letters)」에 게재된 연구에 따른 것으로, '지하수의 과도한 채취'가 지구 기울기의 주요 원인으로 보고됐다. 또한 이 연구에서는 "지구의 기울기 변화와 전 세계적인 해수면 상승(약 0.24인치 또는 약 6mm) 간에 연관성이 있다"고 지적했다 지구 자전축의 변화가 세계 해수면에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 지하수 채취가 왜 자전축의 기울기에 영향을 주는지, 그리고 자전축의 기울기가 31.5인치로 커진 것이 실제로 얼마나 큰 문제인지에 대해 정리했다. 먼저 자전축의 기울기는 지구에 어떤 영향을 미칠까. 자전축의 기울기는 지구를 특징짓는 특징 중 하나다. 자전축이 기울어져 있기 때문에 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울과 같은 계절이 발생하는 지역이 있으며, 북극과 남극에서는 궁극적으로 극야(위도 66.55도 이상인 극지방에서 겨울철에 해가 뜨지 않고 밤만 계속되는 기간)와 극주야(?)/백야(해가 지지 않아 밤에 어두워지지 않는 현상)가 존재한다. 이 현상을 놀이기구를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다. 자전축이 공전 궤도에 수직이라면, '틸트 어 휠(Tilt-a-Whirl)' 놀이기구처럼 어느 북반구나 남반구에서도 일년 내내 일정한 일조 시간을 가지며, 태양의 궤도 위치가 항상 같아 시간의 흐름에 따른 변화가 없을 것이다. 이와 같은 상황은 북극점과 남극점에서도 동일한 상황이 지속될 것이다. 하지만, 지구는 기울어져 있기 때문에 '틸트 어 휠' 내부에 있는 것처럼 중심(태양)이나 수평선에 가까워질 때도 있고 멀어질 때도 있다. 우리가 평소에 단단하다고 느끼는 지구의 안정성은 실제로는 그렇지 않다. 지구의 지각은 주로 단단한 암석으로 구성되어 있으며, 대부분의 지역에서는 약 40킬로미터(약 25마일)의 깊이에 이른다. 1 평방피트(약 930㎠) 크기의 지표면 아래 40킬로미터 깊이의 지각 부분은 부피로 따지면 대략 1만1000톤으로 추정된다. 이것은 2012년 티레니아 해에서 전복된 호화 여객선 코스타 콘코르디아(약 11만4000톤)의 무게와 거의 비슷하며, 이 배를 원래의 상태로 세울 수 있는 무게와 동일하다. 그러나 태양계 내에서 밀도가 가장 높은 행성인 지구에서도 40킬로미터 두께의 지각은 지구 지름의 0.33% 정도에 불과하며, 1만1000톤은 지구의 총 질량인 5.972 ×10²⁴kg에 비하면 미미하다. 지구를 M&M 초콜릿 한 알로 비유하면, 얇은 설탕 코팅 부분이 지각에 해당한다. 그렇다면 과도한 지하수 채취는 어떤 문제를 야기할까. 지각 위에는 바다가 있고, 지각 바로 아래에는 광대한 지하 담수층이 있다. 그 아래에는 유동성 있는 암석을 포함한 맨틀이 있으며, 외피 아래의 외부 핵은 액체이다. 현재 지구의 내부 핵은 고체라는 주장이 유력하다. 최근 발표된 지하수 관련 논문에서는 특정 현상에 대한 조사가 진행되고 있다. "지하수를 얻기 위해 지하 또는 지각 내에 저장된 물을 얻으려고 구멍을 뚫으면 갑자기 지구 외부의 일부 무게가 크게 가벼워지며, 지구 전체의 균형 유지에 매우 간단한 형태로 영향을 미치게 된다"는 설명이다. 볼링 공이나 회전하는 스피너 외부에만 구멍을 뚫는다면 어떤 변화가 일어나는지 상상해보자. 볼링공은 여전히 회전은 가능하겠지만, 원래의 회전과는 달리 불규칙한 방식으로 회전할 것이다. 게다가 지구에는 대량의 물과 용해된 금속이 있으므로, 이러한 물질들이 새로운 회전 방향에 영향을 받아 추가적인 회전 특성을 나타낼 수도 있다. 지구의 기울기는 '자전축 기울기'라고도 하며, 약 4만 1000년마다 22.1도에서 24.5도 사이로 변동한다. 지구의 위도 1도당 거리는 대략 111.11킬로미터(약 69마일)이기 때문에, 80cm의 변화는 사실상 크게 중요하지 않다고 볼 수 있다. 이 논문은 지구의 기울기에 영향을 미치는 특정 요인에 집중하고 있다. 중요한 것은 이 변화가 자연적인 변동이 아닌 인간의 활동에 의한 결과라는 점이다. 인류는 약 4만 1000년 전부터 존재했지만, 그 당시 인간은 지하수를 채취하기 위해 지각을 깊게 파지 않았다. 반면, 정화된 물을 위한 우물의 역사를 살펴보면, 약 9000년 전 신석기 시대의 시리아 텔 사비 아비아드(Tell Seker al-Aheimar) 유적에서 발견된 것이 가장 오래된 것으로 기록되어 있다. 과도한 지하수 채취 문제는? 미국 지질 조사국(USGS)에 따르면 지표면 아래의 수층은 세계의 강과 호수의 수백 배 이상의 물량을 포함하고 있다. 여기서수층은 지하수를 저장하는 암석과 퇴적층을 의미한다. 이 지하수는 지구의 다양한 지역(사막 포함)에서 볼 수 있지만, 접근이 어렵거나 정화 처리가 필요한 경우가 많다. 지하수는 지표면 근처에 위치하며, 단지 몇 시간 정도만 축적되었을 수도 있고, 지하의 매우 깊은 곳에서 몇 천 년 동안 존재했을 수도 있다. 미국 과학·공학·의학 아카데미와 애리조나 주립 대학교의 '과학과 기술의 이슈(Issues in Science and Technology)' 간행물에 따르면, 호수와 강의 담수 부족 때문에 인간은 지하수를 채취하기 시작했다. 이러한 지하수는 음용, 관개, 그리고 광물 채굴 등 여러 목적으로 사용되고 있다. 그렇지만 지하수의 과도한 채취는 자연 환경과 습지에 큰 피해를 준다. 이는 땅이 건조해지는 것뿐만 아니라 토양의 붕괴, 야생동물과 물고기, 나무에 대한 부정적 영향, 그리고 일부 종의 멸종 위험을 가져온다. 더욱이, 최근의 연구에서는 지하수 채취가 지구의 기울기에도 영향을 주고 있음이 밝혀졌다. 지구 기울기가 변한 다른 요인 지구는 완벽한 균형을 가진 공이나 볼링 공처럼 완벽하게 균형 잡힌 상태를 유지할 필요가 없다. 사실, 과학자들은 '테이아(Theia)'라는 천체가 원시 지구와의 충돌로 인해 지구가 기울게 되어 자전하게 되었다는 가설을 제기하고 있다. 이 충돌에 의해 원시 지구에서 분리된 부분이 달이 되었다고 추측하고 있다. 당시 충돌로 인해 원시 지구의 한 쪽에는 커다란 스위스 치즈 같은 크레이터가 생겨나, 그 결과 회전 축이 변화했다고 본다. 그 이후로 지구의 자전축이 다시 원래대로 돌아온 적은 없다. 지구와 같은 행성은 자전으로 인해 시간이 지남에 따라 점차적으로 거의 완벽한 구형에 가까운 형태로 변화한다. 이 개념은 '정적압력 균형'이라고 불린다. 사실, 거의 완벽한 구형에 가까운 형태는 행성이나 천체의 기본적인 특성 중 하나이다. 이를 고려하면 '테이아'라는 천체의 충돌 이전의 울퉁불퉁한 지구는 자전 활동이 회복되기 전까지 '행성'으로 간주되지 않았을 수도 있다. 지구의 자전축 기울기는 지구의 구 형태를 유지하는 데 영향을 미치지 않는다고 여겨진다. 지구의 정적압력 균형은 이러한 기울기와 상관없이 각 행성의 자전 현상에 의해 결정되기 때문이다. 미국 항공우주국(NASA)은 2018년 "20세기에 지구의 기울기 변화를 초래한 3가지 주요 원인을 확인했다"고 보고했다. 나사에서 파악한 원인은 '그린란드의 얼음 해빙', 빙하의 이동 또는 해빙으로 인해 얼음의 무게가 사라져 지각이 서서히 상승하는 '빙하성 반동', 그리고 '맨틀 대류'이다. 맨틀 대류는 지각 아래에 있는 유동성 있는 암석 성분이 가열되어 상층으로 이동하고 표면 근처에서 냉각되어 밀어내는 운동이다. 온도가 다른 암석의 밀도가 서로 다르기 때문에 중심을 뒤흔드는 것. 한편, 과학자들은 지구의 기울기가 많은 다른 요인에 의해 변동된다는 사실을 알고 있지만, 이러한 요인을 동시에 연구하는 단계는 아직 확립되지 않았다고 말했다. 2020년 논문에서 과학자들은 "지구는 내부에서부터 외부로 이르기까지 다양한 시간 스케일에서 연속적인 변화가 진행 중이기 때문에 이러한 동적 매개변수는 모두 안정된 값을 갖지 않으며 시간이 지남에 따라 변화한다"고 지적했다. 또한 "이러한 변동은 상대적으로 작기 때문에 최근까지 관측하기 어려웠다"면서 "앞으로 몇 년 안에 지구의 기울기 변화가 특정 요인에 의해 크게 변할 것이라는 뉴스를 자주 접할 가능성은 낮을 것으로 생각된다"고 밝혔다.
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