원시행성(Theia)과 지구의 충돌로 달은 3시간 반만에 만들어졌다

3시간 반 달 탄생 관련 Giant Impact 설에 관한 NASA의 최근 시뮬레이션 영상입니다.

달의 기원설은 여러가지입니다. 최초로 나온 이론에는 태양계 생성시 지구와 달이 함께 만들어졌다는 설과 외계 물체였던 달이 지구의 중력에 잡혀 지구의 위성이 되었다는 설 그리고 액체 상태의 초기 지구가 아주 빨리 자전해 지구의 일부가 뜯겨져 나가 달이 되고 뜯겨져 나간 자리가 움푹 패어 태평양이 되었다는 설등이 있습니다.

이중 마지막 이론은 판구조론에 의해 즉 지각은 끊임없이 움직이므로 설득력을 잃었고 아폴로 11호부터 17호까지 6번(아폴로 13 제외)의 달 탐사에서 가져온 약 380 kg의 월석을 분석한 결과 월석이 지구의 내부 암석과 유사하다는 점을 밝혀냈습니다.

그래서 나온 이론이 지구가 만들어진 직후인 약 45억년전 지구의 L4 라그랑주 포인트에서 지구와 같은 궤도를 돌고 있던 현재의 화성 크기 원시 행성(이름하여 Theia)이 지구와 충돌해 생겼다는 Giant Impact 이론이 가장 설득력을 얻고 있습니다.

과거 Giant Impact설에 기반해 시뮬레이션 한 결과 달은 충돌 후 수백만년에 걸쳐 생성되었다고 나왔으나 컴퓨터 기술이 발달한 요즘에 최신 유체역학을 동원해 다시 해 보니 달은 충돌 불과 3시간 반만에 만들어졌다는 결과가 나왔습니다.

과거 시뮬레이션에서 수십만개의 점을 이용했지만 이번에는 수억개의 점을 이용해 시뮬레이션 했다고 합니다. 실제 10만에서 100만개의 점을 시뮬레이션에 동원한 과거에는 원시 달의 질량이 지구의 6% 수준으로 나왔는데 이번 1억개의 점을 이용해 시뮬레이션한 결과 달의 질량이 지구의 1% 수준으로 나왔습니다. 실제 달의 질량은 지구의 1/80로 1.25% 수준입니다.

달 기원에 관한 여러가지 설명이 존재하지만 어느것이 맞다고는 아직 아무도 모릅니다.

2022년 10월 1일자로 발간된 The Astrophysical Journal Letters에 실린 논문인 'Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite'를 소개합니다. 이쪽 관련 전공자가 계시면 보세요.