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[신소재 신기술(218)] 지진계로 우주 쓰레기 추적⋯소닉붐 데이터 분석 성공
- 지진계로 우주 쓰레기를 추적하는 새로운 기술이 개발됐다고 CNN이 22일(현지시간) 보도했다. 지구 궤도를 이탈한 인공위성과 우주선 잔해가 대기권으로 재진입하는 사례는 하루 평균 세 차례를 넘는다. 이 과정에서 우주쓰레기는 대부분 소실되지만, 일부는 유해 물질을 방출하거나 지표면까지 도달해 환경을 오염시키고 건물·인프라, 나아가 인명에 위협을 가할 수 있다. 문제는 추적의 어려움이다. 시속 2만9천㎞에 달하는 속도로 이동하는 우주쓰레기는 갑작스럽게 궤도를 이탈하는 경우가 많아, 기존의 레이더와 광학 관측 방식만으로는 낙하지점을 정확히 예측하기 어렵다. 특히 재진입 과정에서 물체가 여러 조각으로 분해될 경우, 위치 추정 오차는 더욱 커진다. 이로 인해 독성 잔해 회수나 환경 대응이 지연되는 사례도 적지 않다. 지진계로 '음속 돌파' 포착…전혀 다른 접근 이 같은 한계를 보완할 새로운 방법이 제시됐다. 미국 존스홉킨스대학과 영국 임페리얼 칼리지 런던 공동 연구진은 우주쓰레기가 대기권에 재진입할 때 발생하는 '소닉붐(음속 돌파 충격파)'을 지진계로 포착해 경로를 추정하는 방식을 개발했다. 지진계는 통상 지진을 감지하는 장비지만, 대기 중에서 발생한 강한 충격파가 지면으로 전달될 경우 이를 진동 신호로 기록할 수 있다. 연구진은 이 특성에 주목해, 대기권을 통과하는 우주쓰레기가 만들어내는 소닉붐 데이터를 분석하는 데 성공했다. 이번 연구의 공동 저자인 벤저민 페르난도 박사(존스홉킨스대)는 "대기권에 재진입하는 우주물체가 소닉붐을 발생시킨다는 사실은 오래전부터 알려져 있었다"며 "이를 지진학적 데이터로 체계적으로 활용한 것이 이번 연구의 핵심"이라고 설명했다. 연구 결과는 과학 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 화성 탐사 경험의 지구 적용 이번 접근법의 토대는 NASA의 화성 탐사선 '인사이트(InSight)' 임무에서 축적된 경험이다. 인사이트 착륙선은 2018년 화성에 착륙한 이후 1300건이 넘는 화성 지진을 감지했다. 이 가운데 일부는 운석이 대기권을 통과하며 만든 충격파에 의해 발생한 것으로 분석됐다. 연구진은 당시 단일 지진계만으로도 운석 충돌 지점을 특정할 수 있었고, 이를 토대로 궤도선이 분화구를 촬영해 화성 표면 연구에 중요한 단서를 제공했다. 페르난도 박사는 "자연 운석을 연구하며 개발한 기법을 지구의 우주쓰레기 문제에 적용한 것이 이번 연구의 가장 큰 도약"이라고 말했다. 다만 우주쓰레기는 자연 운석과 다르다. 대기권 진입 속도가 상대적으로 느리고, 진입 각도가 얕으며, 분해 양상도 훨씬 복잡하다. 이로 인해 지상에 미치는 위험성은 오히려 더 크다는 것이 연구진의 설명이다. 중국 선저우-15 사례로 검증 연구진은 2024년 4월 캘리포니아 상공에서 발생한 중국 유인우주선 선저우-15의 비통제 재진입 사례를 분석 대상으로 삼았다. 폭 1m, 무게 1.5톤이 넘는 궤도 모듈이 대기권을 통과하며 발생시킨 소닉붐은 지상 125개의 지진계에 포착됐다. 연구진은 신호 강도를 토대로 물체의 이동 경로를 재구성했고, 미 우주군이 레이더로 예측한 궤적과 비교한 결과 약 40㎞ 남쪽으로 치우친 경로가 도출됐다. 실제 잔해가 회수되지 않아 어느 예측이 정확한지는 확인되지 않았지만, 기존 방식과 다른 결과를 제시했다는 점에서 의미가 있다는 평가다. 환경 대응 위한 '시민용 감시 도구' 목표 연구진은 추가 검증을 거쳐 이 방식을 민간 감시 체계에 통합하는 것을 목표로 하고 있다. 지진계 데이터는 대부분 공개돼 있어, 재진입 시작 후 수 초~수 분 내에 우주쓰레기 낙하를 감지하고 잠재적 대기 오염 위치를 신속히 추정할 수 있다는 설명이다. 우주쓰레기의 환경 영향에 대한 우려도 커지고 있다. 1978년 소련 위성 '코스모스 954'의 재진입 당시 캐나다 북부에 방사성 물질이 확산됐고, 최근에는 대형 로켓 폭발로 중금속 잔해가 해양과 주거 지역에 흩어진 사례도 보고됐다. 연구진은 "우주선에 포함된 화학 물질 상당수가 독성을 띠며 오존층 파괴 가능성도 있다"고 경고했다. "보완 수단으로서 가치"…한계도 명확 외부 전문가들은 이번 연구를 '저비용·확장 가능한 보완 수단'으로 평가한다. 영국 버밍엄대 휴 루이스 교수는 "기존 레이더가 포착하기 어려웠던 재진입 과정을 이해하는 데 도움을 줄 수 있다"고 밝혔다. 다만 모든 우주쓰레기를 포착할 수 있는 만능 해법은 아니라는 지적도 나온다. 텍사스대 오스틴 캠퍼스의 모리바 자 교수는 "충격파가 충분히 강해야 지진계에 기록된다"며 "작거나 고고도에서 소실되는 잔해는 감지되지 않을 수 있다"고 말했다. 항공기나 폭발 등 다른 소음과의 구분도 과제로 남아 있다. 2024년 9월 발표된 유럽우주국(ESA)의 최신 수치에 따르면 현재 지구를 돌고 있는 활성 위성은 1만 개가 넘고, 수명이 다하거나 파괴되어 작동하지 않는 위성은 3000개가 넘는다. NASA에 따르면, 최소 야구공 크기의 물체 약 2만5000개와 훨씬 더 작은 물체인 연필심 크기를 포함하면 1억 개 이상이 지구 위 우주 상공을 돌고 있다. 그럼에도 전문가들은 레이더·광학 추적과 결합할 경우, 대기권 재진입에 대한 정보 수집 능력이 크게 향상될 것으로 보고 있다. 우주 활동이 지구 사회와 환경에 미치는 영향을 보다 정밀하게 이해하기 위한 새로운 도구가 될 수 있다는 평가다.
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[신소재 신기술(218)] 지진계로 우주 쓰레기 추적⋯소닉붐 데이터 분석 성공
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[우주의 속삭임(105)] 화성 지하에 대규모 물 존재 시사⋯지진 데이터 분석 결과
- NASA 인사이트호의 지진 관측 자료 분석 통해 지하 10~20km 깊이에 액체 상태 물 존재 가능성 강력히 제기 화성 지하에 광대한 양의 물 존재 가능성 시사하는 새로운 지진 데이터 분석 결과가 발표돼 학계의 주목을 받고 있다. 일본 히로시마 대학 연구팀이 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 인사이트(InSight)호가 수집한 지진 데이터를 분석한 새로운 연구 결과에 따르면, 화성 지하 깊은 곳에 상당한 양의 액체 상태 물이 존재할 가능성을 강력하게 시사하고 있다고 스페이스닷컴이 전했다. 2024년, 연구진은 화성 지하 11.5~20km 깊이에 액체 상태의 물이 스며들어 있을 가능성을 제기했으며, 이는 화성 지진 발생 시 감지된 지진파의 속도를 근거로 한 주장이었다. 히로시마 대학의 카타야마 이쿠오 교수와 해양지구과학기술연구소의 아카마츠 유야 연구원은 인사이트호의 지진 자료를 분석하여 이러한 주장을 뒷받침하는 추가적인 증거를 발견했다. 카타야마 교수는 성명을 통해 "수많은 연구들이 수십억 년 전 고대 화성에 물이 존재했음을 시사한다"며, "하지만 우리의 모델은 현재 화성에도 액체 상태의 물이 존재함을 나타낸다"고 밝혔다. 이번 연구는 2018년부터 2022년까지 화성 표면에서 운영된 인사이트 미션의 지진 실험 장비(SEIS)가 수집한 지진 데이터를 기반으로 한다. SEIS는 화성에서 작동한 최초의 지진계로, 화성 지진으로부터 발생하는 세 가지 유형의 지진파(P파, S파, 표면파)를 감지했다. P파는 음파와 유사하게 앞뒤로 진동하며, S파는 진행 방향에 수직으로 위아래로 진동한다. 표면파는 연못의 잔물결처럼 화성 표면을 따라 이동한다. 새로운 연구는 지하 P파와 S파에 초점을 맞췄다. P파는 더 빠른 지진파이며, S파는 더 느리고 액체를 통과할 수 없다. 액체는 운동 방향에 수직인 진동을 허용하지 않기 때문이다. 이러한 두 가지 유형의 지진파를 측정하는 지진계는 신호의 강도와 지진계에 도달하는 데 걸린 시간을 통해 파동이 통과한 지하 매질(물 또는 암석 등)의 밀도와 구성을 파악하는 데 도움을 준다. 카타야마 교수와 아카마츠 연구원은 지진 데이터에서 10~20km 깊이에서 화성 내부의 특성이 갑자기 변하는 것으로 보이는 두 개의 전이 영역에 주목했다. 이 깊이는 이전 연구에서 액체 상태의 물의 증거가 발견되었다고 주장된 영역과 매우 유사하다. 이전에는 지구물리학자들이 이러한 전이 영역이 상부의 화산재와 하부의 충돌 분출물 사이의 차이, 그리고 20km 깊이에서 다공성 암석(틈과 공동으로 채워진 암석)에서 고체 암석으로의 변화를 나타낸다고 주장했다. 그러나 카타야마 교수와 아카마츠 연구원은 이러한 설명 외에 다른 요인이 작용한다고 주장한다. SEIS가 감지한 P파와 S파 분석 결과에 따르면, 10~20km 깊이의 다공성 암석 내 틈과 공동에 물이 존재한다는 것이다. 연구진은 지진 데이터 기반 가설을 검증하기 위해 스웨덴 뤼다홀름 지역의 섬록암(현무암과 유사한 화성 암석의 유사체)을 대상으로 실험을 수행했다. 실험 결과, 습한 조건에서 섬록암은 SEIS가 감지한 것과 유사한 지진 신호를 나타냈다. 이전 연구에서는 화성 지하 깊은 곳에 표면 전체를 1~2km 깊이의 바다로 덮을 수 있을 만큼의 물이 존재할 수 있다고 추정했다. 이러한 막대한 양의 액체 상태 물의 존재가 확인될 경우, "미생물 활동의 가능성"을 시사할 수 있다고 카타야마 교수는 언급했다. 안타깝게도 현재 기술로는 화성에 존재 가능한 물에 도달하거나 그곳에 존재할지도 모르는 생명체를 탐사할 방법이 없다. 따라서 화성의 물을 포함한 수많은 미스터리는 당분간 지하에 묻혀 있을 것으로 보인다. 카타야마 교수와 아카마츠 연구원의 이번 연구 결과는 저명한 과학 저널인 '지질학(Geology)'에 게재됐다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(105)] 화성 지하에 대규모 물 존재 시사⋯지진 데이터 분석 결과
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휴머노이드 로봇, 2028년 중국 달 탐사선 창어 8호 투입 예정
- 달의 남극에서 자원 탐사 기술을 시험하려는 중국의 달 임무가 구체화되고 있으며, 이 임무에는 휴머노이드 로봇이 참여할 가능성이 높은 것으로 보인다고 스페이스닷컴이 전했다. 휴머노이드 로봇이 참여하는 달 미션은 2028년으로 예정된 창어 8호 달 탐사선이 대상이다. 창어 8호 우주선을 설계하고 있는 왕치옹 수석 연구원은 최근 SNS 게시물을 통해 중국 정부가 추진하고 있는 달 탐사 프로젝트의 업데이트 버전을 발표했다. 2028년 발사될 창어 8호는 달의 남극 인근에 착륙한다. 이 프로젝트를 위한 탐사선 설계는 중국 국가항천국(CNSA)이 주도하고 있으며 왕치옹이 설계 책임을 맡고 있다. 달 남극에 착륙하면 현장에서의 자원 활용 기술을 시험할 예정이며, 가능한 상황이라면 3D 프린팅 기술을 사용해 달의 표토로 벽돌을 만든다는 계획도 수립했다. 나아가 지상 생태계 실험도 실시할 방침이다. SNS에 발표된 게시물에는 달 임무를 수행할 창어 8호 우주선을 자세히 설명하는 슬라이드도 포함돼 있다. 종전의 창어 우주선과 같은 네 발 착륙선에는 카메라, 망원경, 지진계를 포함한 다양한 과학 장비가 탑재되어 있다. 또한 달 표면에 탑재물과 우주선을 운반할 크레인도 갖추고 있다. 이 착륙선은 6륜의 탐사 로버를 실어 나르게 되는데, 이 로버에는 파노라마 카메라, 달 투과 레이더, 적외선 분광계, 샘플 분석 및 저장 페이로드 등이 장착될 예정이다. 네 개의 바퀴와 휴머노이드 로봇이 같이하고 있는 다른 우주선도 게시물에 언급됐다. 우주선의 미션이 무엇인지에 대해서는 자세한 설명이 없다. 다만 휴머노이드 로봇이 인간 우주인과 함께 탐사에 나서는 것 아니냐는 추정이 나온다. 창어 8호는 2026년으로 예정된 창어 7호 임무와 함께 중국이 계획한 국제 달 연구 기지 건설의 전초 프로젝트이며, 연구 기지는 러시아 및 다른 파트너의 참여를 통해 2030년대에 건설할 계획이다.
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휴머노이드 로봇, 2028년 중국 달 탐사선 창어 8호 투입 예정
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[우주의 속삭임(43)] NASA 인사이트 착륙선 데이터 분석, 화성 지하 저수지 증거 발견
- 임무가 종료된 나사(NASA) 화성 미션의 데이터를 연구한 결과, 화성 지하 깊은 곳에 저수지가 있었다는 증거가 나왔다고 CNN 등 외신이 보도했다. 이는 나사의 인사이트(InSight) 화성 착륙선이 지진계를 사용해 2018~2022년까지 화성 내부를 탐사한 데이터로부터 발견한 것이다. 연구는 캘리포니아 주립대 샌디에이고 캠퍼스(UC 샌디에이고) 연구팀이 주도했다. 연구팀은 데이터 분석 결과 화성 지각 중앙의 작은 균열과 바위 기공에 갇혀 있는 물이 화성 전체 지표면을 1.6km 깊이까지 덮을 만큼 충분할 수 있다고 추정했다. 이는 화성의 지질학적 역사에 대한 새로운 정보이며, 실제 사실로 규명돼 저수지에 접근할 수 있다면, 이곳이 화성에서 생명체를 찾을 수 있는 새로운 장소임을 시사하는 것이라고 지적했다. 궤도선에서 관찰한 화성의 물에 의해 변형된 호수, 강 하구, 삼각주 및 암석의 증거들에 따르면 고대 화성은 수십억 년 전에는 지금보다 따뜻하고 습한 곳이었을 가능성이 크다. 그러나 화성은 30억 년 전 대기가 사라졌고, 이로 인해 습한 화성의 시대는 사실상 끝났다. 화성이 대기를 잃은 이유에 대해서는 아직 규명되지 않았다. 화성의 물의 역사, 대기의 상실, 물이 화성에서 생명체가 살 수 있는 조건을 만들었는지를 밝히기 위한 수 많은 우주 임무가 실행됐다. 물은 화성의 극지방 빙하에 얼음으로 갇혀 있지만, 전문가들은 그것이 화성의 잃어버린 물을 모두 설명한다고 생각하지 않는다. 일부는 물이 우주로 사라졌다고 추정하거나 화성 지표면 아래의 광물에 흡수되었거나 깊은 지하수층으로 흘러 들었다고 짐작하는 연구도 있었다. 그런 가운데 이번에 화성 탐사선 인사이트 관측 데이터에서 화성 지하에 물을 가둔 저수지 증거가 나온 것이다. 즉, 화성의 물이 화성 지각으로 흘러 들었음을 시사하는 것이다. 이는 인사이트 탐사선의 지진 데이터를 통해서 드러났다. 인사이트는 화성의 지각 두께와 맨틀의 온도, 핵과 대기의 깊이와 구성에 대한 전례 없는 데이터를 수집했다. 착륙선의 지진계는 화성 지진이라고 불리는 최초의 지진도 감지했다. 지진은 지각판이 이동하고 서로 부딪히면서 발생하는데, 화성 지각은 시간이 지남에 따라 계속 수축되고 냉각되어 단층과 균열이 있는 하나의 거대한 판과 같다. 인사이트 착륙선 지진계는 수백, 수천 마일 떨어진 곳에서 1300개가 넘는 화성 지진을 감지했다. 지진파의 속도는 바위의 구성, 균열의 위치, 균열을 채우는 물질에 따라 달라진다. 연구팀은 이 지진 데이터를 지구에서 지하 유전과 지하수 층을 매핑하는 데 사용되는 암석 물리학의 수학적 모델에 적용해 비교 분석했다. 그 결과 인사이트 착륙선이 수집한 데이터는 지구의 액체 상태의 물로 채워진 깊은 화성암 또는 화산암 층과 가장 잘 일치했다. UC 샌디에이고 스크립스 해양학 연구소의 바샨 라이트 교수는 "화성의 물 순환을 이해하는 것은 기후, 표면 및 내부의 진화를 이해하는 데 중요하며, 유용한 시작점은 물이 어디에 있고 얼마나 있는지를 파악하는 것”이라고 말했다. UC 버클리의 지구 및 행성 과학 교수이자 연구 공동 저자인 마이클 만가는 화성에 거대한 물 저장소가 있다는 이론이 확립되면 화성의 기후가 어땠는지 또는 어떨 수 있는지에 대한 정보의 창이 될 수 있다고 말했다. 만가는 "데이터 분석이 과거나 현재의 생명체에 대한 어떤 정보도 밝혀낼 수는 없지만, 만약 화성 지하에 저수지가 존재했다면, 지구의 깊은 지하수가 미생물 생명체에게 적합했던 것과 같이 습한 화성 지각에 생명체가 거주했을 수 있을 수 있다"고 말했다. 코넬 대학교 천문학과의 천체생물학자인 알베르토 페어렌은 화성 표면 아래 깊은 곳에 물이 존재할 수 있다는 생각은 수십 년 전부터 있었지만, 화성 탐사선의 실제 데이터가 이러한 추측을 사실로 확인할 수 있었던 것은 이번이 처음이라고 말했다. 전문가들은 모두 화성과 태양계 내 다른 행성 및 달에 더 많은 지진계를 보내 탐사하는 것에 큰 관심을 표명했다. 지진계 데이터를 화성 전역에 확대 적용시키면 행성 내부의 변화가 드러나고, 다양하고 복잡한 역사를 더 잘 파악할 수 있는 창을 얻게 되는 것이라고 강조했다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(43)] NASA 인사이트 착륙선 데이터 분석, 화성 지하 저수지 증거 발견
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[우주의 속삭임(31)] 화성 지진 활동, 운석 충돌과의 연관성 확인
- 화성에서 일어나는 지진이 대부분 화성 지하의 지각운동에 의해 일어나지만, 많은 경우 운석 충돌의 여파로 인해 발생한다는 주장이 국제 천문학 연구팀에 의해 제기됐다고 ARS테크니카가 전했다. 이 연구 논문은 학술지 '네이처'에 발표됐다. 국제 연구팀은 지난 2019년 화성에 도착해 탐사를 이어온 나사(NASA)의 인사이트(InSight) 착륙선 데이터를 분석, 인사이트의 지진계 SEIS가 인근에서 6건의 지진을 감지했음을 발견했다. 특히 이 지진은 운석이 화성 대기를 통과하면서 발생한 음향 신호와 연결되어 있었다. 연구팀은 6개 지진 모두가 VF(초고주파) 신호의 완전히 새로운 종류의 지진임도 확인했다. 화성에서 VF 지진을 야기하는 충돌은 불과 몇 초 안에 발생한다. 이는 지각 활동으로 일어나는 것보다 훨씬 짧은 시간이다. 이 데이터는 화성에 유성이 충돌하면서 발생하는 지진을 이해하는 중요한 지진학 정보다. 지진 데이터를 이용해 운석 충돌에 의한 분화구가 얼마나 많이 생기는지를 파악한 것도 이번 연구가 처음이라고 한다. 연구팀은 화성 표면에 있는 분화구와 운석에 의해 만들어진 달의 분화구를 비교 분석하는 방법을 사용했다. 이를 비교함으로써 화성에서의 대략적인 운석 영향을 추정했다. 달 분화구의 모델은 화성의 조건에 맞게 조정됐다. 운석이 화성에 충돌하면 지각 변동에 의한 지진과 마찬가지로 지진파가 생성되며, 파동은 맨틀과 지각을 통과할 때 지진계로 감지할 수 있다. SEIS 지진계가 포착한 큰 파동의 지진은 폭 150m의 분화구와 연결되었다. 운석 충돌과의 연관성이 확인된 것이다. 인사이트 착륙선의 다른 센서에 의해 감지된 다른 음향 신호와 함께 SEIS는 5개의 화성 지진을 더 감지해 냈다. 데이터를 통해 감지된 6개의 운석 충돌에 의한 지진은 초당 3km 이상의 고속인 운석 하강 속도로 인해 지각 변동에 의한 지진보다 훨씬 빠르게 발생했다. 특히 일반 지진에서 나타나는 고주파(HF) 등급보다 훨씬 더 높은 VF파 지진이었다. 연구팀이 화성 궤도관측선 MRO(Mars Reconnaissance Orbiter)의 카메라(CTX)를 사용해 SEIS가 포착한 지진 위치를 이미지화한 결과 새로운 분화구가 인지됐다. 농구공만한 크기의 작은 운석에 의해 형성된 소규모 지진과 작은 분화구도 있을 것으로 추정됐지만 MRO로 관측하기는 어려웠다. 화성에는 거의 매일 운석이 충돌하지만, 대부분은 크기가 작아 관측선에 기록될 정도의 지진으로 연결되지는 않는다. 연구팀은 SEIS 데이터를 사용해 지진파가 인사이트 우주선에 도달하는 데 걸리는 시간과 VF 지진의 크기에 따라 분화구의 직경을 추정하는 한편 SEIS가 포착한 지진의 빈도도 도출할 수 있었다. 이 결과를 화성 표면 전체에 적용하면 매년 약 280~360회의 VF 지진이 발생하는 것으로 밝혀졌다. 운석 충돌 속도를 파악하면 우주선의 화성 탐사 위험을 방지할 수 있으며, 미래에 이루어질 화성의 유인 탐사와 우주비행사를 보호할 수 있다. 화성에서 운석 충돌이 다소 빈번하게 발생하는 기간이 있으므로, 이 시기를 미션 기간에서 제외하는 것이 가능하다. 지구의 경우 운석은 대부분 대기권에서 타버리기 때문에 그다지 위험하지 않다. 반면 화성은 대기가 지구에 비해 훨씬 얇아 더 많은 운석이 대기권을 통과할 수 있다. 유성우를 피할 수 있는 우산도 없어 운석 충돌에 대비하는 것은 화성 관측에 매우 중요하다.
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[우주의 속삭임(31)] 화성 지진 활동, 운석 충돌과의 연관성 확인
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지구 700km 지하에서 해양 전체 부피 3배의 거대한 바다 발견
- 미국 일리노이 주 에번스턴에 있는 노스웨스턴 대학 연구팀이 지하 깊은 곳에 존재하는 거대한 바다를 발견해 주목된다고 글로벌 소식을 전하는 위오뉴스(WION)와 WECB등 다수 외신이 전했다. 발견된 지하 바다는 지구 전체 해양 부피의 3배에 달하는 거대한 것이었으며, 지구 각지의 지하수원 역할도 하는 것으로 나타났다. 거대 해양은 무려 지상에서 700km나 깊은 곳에 위치해 있었다. 보도에 따르면 지구에 존재하는 물의 기원을 찾으려는 연구를 통해 연구팀은 지표면 아래로 700km 이상, 지구 맨틀 내에 거대한 바다가 자리잡고 있다는 획기적인 사실을 발견하게 됐다고 한다. 지금까지 숨겨졌던 바다는 지하 깊은 곳 링우다이트(Ringwoodite)로 알려진 푸른 암석 밑에 잠겨 있었다. 연구팀은 이 지하 바다를 통해 지구의 물이 어디서 왔는지를 이해할 수 있다고 밝혔다. 해양의 모든 바닷물 합계의 3배에 달한다는 엄청난 규모가 놀라움을 더한다고 연구팀은 말했다. 새로운 발견은 거대한 규모의 경이로움뿐 아니라, 지구의 물 순환에 대한 새로운 이론이 만들어질 가능성도 있음을 시사한다. 일부 이론이 주장하는 것처럼 혜성 충돌에서 그 기원을 찾는 대신, 지구의 바다가 지하 중심부에서 서서히 스며 나왔을 수 있다는 것이다. 발견 뒤에 숨겨진 과학 연구팀을 이끈 노스웨스턴 대학 스티븐 제이콥슨 박사는 지하 바다의 발견은 지구상의 물이 외부가 아닌 내부에서 유래됐다는 실질적인 증거라고 주장했다. 지하 바다를 발견하기 위해 연구원들은 미국 전역에서 2000개의 지진계를 사용하여 500회 이상의 지진에서 발생하는 지진파를 분석했다. 핵을 포함한 지구의 내부 층을 통과하는 파장은 젖은 암석을 통과할 때 속도가 느려지게 되고, 과학자들은 이 과정에서 광대한 물 퇴적물의 존재를 가정할 수 있었다고 한다. 재해석된 지구의 물 순환 지구 맨틀에 물이 존재하고 암석 알갱이 사이에 수액이 흘렀을 가능성은 지구의 물 순환에 대한 우리의 인식에 근본적 변화를 가져다 준다. 제이콥슨은 이 저수지의 중요성을 강조하면서, 저수지가 없었다면 물은 모두 지구 표면에만 존재할 것이며 눈에 보이는 유일한 땅은 산봉우리뿐일 수 있다고 주장했다. 이러한 혁신적인 발견을 통해 연구팀은 맨틀이 녹는 것이 흔한 일인지 확인하기 위해 전 세계에서 더 많은 지진 데이터를 수집하는 데 열중하고 있다. 그들의 발견은 지구상의 물 순환에 대한 우리의 인식에 혁명을 일으키고, 지구의 가장 근본적인 과정 중 하나에 대한 새로운 가능성을 제공하고 있다.
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지구 700km 지하에서 해양 전체 부피 3배의 거대한 바다 발견
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달의 축소, NASA 달 탐사에 미치는 영향은?
- 달이 지속적으로 수축하는 현상이 미래 달 탐사에 영향을 미칠 것이라는 주장이 제기됐다. 미국 매체 크론 등 다수 외신은 미 항공우주국(나사·NASA)는 달이 줄어들고 있다는 사실을 수년 전부터 알고 있었다고 전했다. 과학자들은 2019년 달이 지난 수억 년 동안 약 46m(약 150피트) 정도 줄어들었다고 추정했다. 워싱턴 스미소니언 연구소의 최근 연구에 따르면 달의 내부는 냉각되고 있으며, 부서지기 쉬운 지각에 균열이 생겨 한 조각이 다른 조각 위로 미끄러지는 '추력 단층'이 발생하여 달 지진을 유발할 수 있다. 이는 적어도 5년 전까지만 해도 과학계에서 통용되던 상식이었다. 비즈니스 인사이더는 동료 심사를 거친 행성 과학 저널(Planetary Science Journal)에 발표된 새로운 연구에 따르면 달의 추력 단층 중 일부는 NASA의 유인탐사선 계획인 아르테미스 III 임무를 위한 잠재적 착륙 지점 근처에 있으며 장기적인 달 정착에 문제가 될 수 있다고 전했다. 달 남극의 위험 아르테미스III 임무는 물 얼음을 포함한 중요한 자원이 있는 달 남극 근처에 우주 비행사를 착륙시키는 것을 목표로 하고 있다. 1972년 이후 인간이 달 표면에 발을 디딘 것은 아르테미스호가 처음이다. NASA 보도 자료에 따르면 달 남극에서는 작은 진동에도 산사태가 발생할 수 있으며, 이는 우주 비행사에게 위험할 수 있다. 달 축소 관련 논문의 수석 저자인 스미소니언의 톰 와터스(Tom Watters)는 뉴스위크와의 인터뷰에서 "아르테미스 3호와 같은 단기 임무는 강하고 얕은 월진이 드물기 때문에 위험할 것 같지 않다"고 말했다. 하지만 NASA가 2030년까지 실현할 것으로 예상하는 장기적인 달 정착 계획에는 더 큰 위험이 있다. NASA의 오리온 달 탐사선 프로그램 책임자는 2022년 BBC와의 인터뷰에서 "우리는 사람들을 달 표면으로 내려보낼 것이고, 그들은 달 표면에서 살면서 탐구할 것"이라고 말했다. 지구의 지진보다 더 강할 수 있는 달의 지진 달은 시간이 지날수록 계속해서 줄어들고 있으면서 새로운 단층이 생겨날 가능성이 높아지고 있다. 또한 단층이 생기면 달의 지진(월진)이 발생할 수 있다. 와터스와 다른 연구자들은 달 남극의 섀클턴 분화구 벽을 따라 지진이 산사태를 일으킬 수 있다고 예측하는 모델을 만들었다. 이 연구의 공동 저자인 니콜라스 슈머는 소행성과 혜성 또한 달 표면을 파괴했다고 성명에서 말했다. 슈머는 "느슨한 퇴적물로 인해 흔들림과 산사태가 발생할 가능성이 매우 높다"고 말했다. 연구팀은 미끄러지는 추력 단층이 1969년과 1977년 사이에 일련의 달 지진을 일으켰다고 추정했다. 당시 아폴로 우주비행사들은 임무 수행 중 달에 지진계를 설치해 지진을 감지했다. 와터스는 CNN에 "이러한 지진은 지구 기준으로는 비교적 가벼운 수준이었지만(가장 큰 지진은 규모 5.0), 달의 낮은 중력으로 인해 더 심하게 느껴졌다고 말했다. 과학자들은 달에 영구적인 기지를 설치할 때 단층의 위치와 안정성을 반드시 고려해야 한다고 강조했다. 단층 위에 기지를 설치하면 지진 발생 시 큰 위험에 처할 수 있기 때문이다. 유인 달탐사선 아르테미스 임무 연기 한편, NASA는 지난 1월 9일(현지시간) 보도자료를 통해 유인 탐사선으로 달 궤도를 도는 아르테미스 프로그램 2단계 계획(아르테미스Ⅱ)을 2025년 9월로, 우주비행사를 달에 착륙시키는 3단계(아르테미스Ⅲ) 계획을 2026년 9월로 연기한다고 밝혔다. 민간 우주 기업 아스트로보틱의 달 착륙선 페레그린이 지구에서 발사된 직후 연료 누출로 인해 달 탐사 임무를 포기해야 하는 상황이 발생하자 NASA는 이 같은 결정을 내렸다. 당초 NASA는 아르테미스Ⅱ 임무로 올해 11월 우주비행사 4명을 태운 탐사선을 달 궤도에 보냈다가 지구로 귀환시키고, 내년에는 이들을 달에 착륙시키는 아르테미스Ⅲ 임무에 들어갈 계획이었다. 하지만 이번 발표에 따라 아르테미스의 단계별 추진 일정은 약 1년씩 늦춰지게 됐다. NASA는 2022년 12월에 진행된 아르테미스 1단계에서 무인 우주선 오리온의 달 궤도 비행 임무에서 여러 문제가 발생했다고 밝혔다. 해당 팀은 배터리 문제와 공기 환기, 그리고 온도 제어를 담당하는 회로 구성 요소에 관한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 당시 NASA는 우주비행사를 모방한 마네킹을 태워 달 궤도를 비행하는 임무를 수행했다. 무인우주선 오리온은 우주발사시스템(SLS) 로켓에 실려 발사되어 25일 만에 성공적으로 지구에 귀환했지만, 이러한 문제들로 우주비행사의 안전을 보장하기 위해 추가적인 보완이 필요하다고 NASA가 설명했다. 달 탐사는 새로운 가능성을 제공하지만 동시에 위험과 불확실성이 가득한 곳이다. 아르테미스 III 임무를 성공적으로 수행하고 달 남극에 안전하게 정착하기 위해서는 달의 축소와 월진을 대비한 과학적 연구, 기술 개발, 그리고 철저한 준비가 필요하다.
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- 산업
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달의 축소, NASA 달 탐사에 미치는 영향은?
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달, 수축 현상과 강력한 '월진' 발생⋯미래 탐사 영향은?
- 과학자들이 달이 지속적으로 줄어들고 있다는 사실을 발견했다. 미국 매체인 크론(CHRON)은 워싱턴 스미소니언 연구소의 연구 결과를 인용해 달이 지속적으로 수축하고 있으며, 이로 인해 강력한 '월진'이 발생하고 있다고 최근 보도했다. 워싱턴 스미소니언 연구소의 토마스 R. 와터스(Thomas R. Watters) 박사가 이끄는 연구팀은 달 표면의 지형 변화를 분석해 지난 수억 년 동안 달의 둘레가 약 46미터 이상 줄어들었다는 것을 밝혀냈다. 이는 달 내부가 점차 냉각되면서 수축하기 때문이라는 설명이다. '추력 단층' 절벽 현상 연구팀에 따르면 수축으로 인해 달 표면에는 주름이 생기고, '추력 단층'이라고 불리는 절벽이 나타났다. 특히 문제는 달 남극 지역에서 나타나는 뒤틀림으로, 이 지역은 미 항공우주국(NASA·나사)가 미래 유인 아르테미스 임무를 위해 제안한 지역 중 하나다. 과학자들은 이 지역의 뒤틀림이 미래 인간 탐사에 위험을 초래할 수 있다고 지적했다. 달에서는 지진과 유사한 현상인 '월진'이 발생한다. 월진은 달 내부의 단층으로 인해 발생하며, 건물과 장비 등을 손상시킬 수 있는 위험이 있다. 문제는 월진이 지진보다 훨씬 긴 기간 동안 지속될 수 있다는 것이다. 1970년대에 기록된 규모 5의 월진은 오후 내내 계속되었다고 전해졌다. 달 수축이 미래 탐사 계획에 미치는 영향 와터스 박사는 "젊은 추력 단층의 전 지구적 분포, 활동 가능성, 그리고 진행 중인 전 지구적 수축으로 인해 새로운 추력 단층을 형성할 수 있는 가능성은 달에 영구적인 전초 기지의 위치와 안정성을 계획할 때 고려해야 한다"고 강조했다. 과학자들은 달 표면과 지진 활동을 철저히 조사해 인간 탐사에 위험한 지역을 식별하고 있다. 니콜라스 슈머(Nicolas Schmerr) 연구원은 "곧 다가올 유인 아르테미스 임무에서는 우주 비행사, 장비, 그리고 기반 시설을 안전하게 지키는 것이 중요하다"고 말했다. 그는 "이 연구를 통해 달에서 우리를 기다리고 있는 위험 요소들을 미리 파악하고 대비할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 아르테미스 임무는 2025년까지 남성과 여성 우주 비행사를 포함한 인간을 달 표면에 보내는 NASA의 계획이다. 이는 1972년 아폴로 17호 이후 처음으로 인간이 달에 발을 디딘 역사적인 사건이 될 것으로 보인다. 와터스 박사의 연구팀은 달 표면의 지형 변화를 분석하기 위해 레이저 고도계, 이미지, 지진 데이터를 사용했다. 그들은 달 표면에 있는 '만곡선'이라는 특징을 중점적으로 연구했다. 만곡선은 달 표면의 수축으로 인해 형성된 주름을 나타낸다. 연구팀은 만곡선의 크기와 분포를 분석하여 달이 얼마나 많이 수축했는지를 정밀히 계산했다. 뿐만 아니라, 연구팀은 달 궤도선에 장착된 지진계 데이터를 활용해 달 남극 지역에서 발생한 월진을 조사했다. 그들은 월진이 지진보다 훨씬 오랜 기간 동안 지속되고 더 많은 에너지를 방출한다는 결론을 도출했다. 이러한 연구 결과는 미래 달 탐사 계획에 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 과학자들은 달 탐사 임무를 계획할 때 안전한 착륙 지점을 선택하고, 강력한 월진으로부터 우주 비행사와 장비를 보호할 수 있는 방법을 개발해야 한다는 중요한 고려사항을 확인했다. 과학자들이 발견한 달의 수축과 강력한 월진은 미래 달 탐사에 새로운 도전 과제를 제시하고 있다. 과학자들은 이러한 문제를 지속적인 연구를 통해 해결하고, 안전하며 성공적인 달 탐사를 가능케 하는 방법을 모색해야 할 것이다.
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달, 수축 현상과 강력한 '월진' 발생⋯미래 탐사 영향은?
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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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