지구와 충돌한 테이아(Theia) 잔해 맨틀에서 확인

미국 캘리포니아공대 국제 연구팀은 2일 과학저널 '네이처'(Nature)에서 원시지구와 테이아 충돌 시뮬레이션 결과 맨틀 하부 두 곳에 테이아 잔해가 포함된 거대한 구조가 남아있는 것으로 나타났다고 밝혔습니다.

 

※ 목차

 

1. 테이아의 고밀도 맨틀 확인

2. 지구의 지하 맨틀 구조

3. 달의 형성 가설

 

1. 테이아의 고밀도 맨틀 확인

45억 년 전 원시지구(Gaia)와 충돌해 달을 만든 원시행성 '테이아'(Theia)는 지구보다 밀도가 높은 물질들로 구성되어 있었습니다.

 

밀도가 높을 경우 지진파가 비정상적으로 느리게 통과한다는 점을 이용하여 지하 맨틀 속에 들어가 외핵에 자리 잡은 테이아 잔해 위치를 확인하였습니다.

 

현재 테이아는 지하 2천900㎞ 맨틀 위에 두 개의 거대 구조를 형성하고 있으며, 이 지역의 물질은 주변 맨틀보다 밀도가 2.0~3.5% 높습니다.

 

또한 충돌로 인해 튀어 나간 테이아와 지구의 파편들은 원심력으로 뭉쳐 저 지금의 달이 된 것으로 보고 있습니다.

 

 

※ 테이아 충돌 가설 및 시네스티아가설 

달의 기원으로 언급되는 두 가지 가설에 대해 알아보겠습니다.

 

달의 탄생 Theia 충돌가설 시네스티아가설

 

※ Theia와 지구 충돌 시뮬레이션

45억 년 전 원시지구와 Theia 충돌 후 지구와 달의 형성 과정

 

Theia 지구 충돌 시뮬레이션 

 

 

2. 지구의 지하 맨틀 구조

이 연구에서 원시지구와 테이아의 거대한 충돌이 지구 내부에 흔적을 남겼을 가능성이 있다고 보고 당시의 상황을 컴퓨터 시뮬레이션으로 재현하고,

 

그 결과를 지진연구 등을 통해 밝혀진 현재의 지구 내부 구조와 비교한 결과 거대한 충돌 후 지구와 테이아에서는 많은 양의 파편이 우주로 튀어 나갔을 뿐 아니라,

 

두 행성 구성 물질이 녹아 합쳐지고 뒤섞이면서 서서히 굳어 현재의 지구 맨틀 구조를 형성한 것으로 나타났습니다.

 

 

 

연구팀은 원시 천체들이 서로 충돌해 합쳐지면서 행성들이 형성되던 태양계 초기에는 달을 만들어낼 정도의 거대한 충돌은 흔히 있는 현상이었다며,

 

맨틀 구성 물질의 이질성은 다른 행성들 내부에 도 존재할 수 있다고 말했습니다.

 

 

3. 달의 형성 가설

약 45억 년 전, 태양계가 아직 형성되고 있을 때, 테이아(Theia)라는 이름의 떠돌이 화성 크기의 몸체가 달이 없는 갓 태어난 지구에 부딪혔습니다.

 

전통적으로, 이 테이아-지구 충돌은 우리 행성 주변에 파편을 뿜어냈고, 이것이 점차적으로 합쳐져 달을 형성했다고 보고 있습니다.

 

달이 어떻게 형성되었는지에 대한 이 이론은 Theia 충돌 가설로 알려져 있습니다.

 

가장 눈에 띄는 것은 달의 암석과 지구의 맨틀 사이의 유사성입니다. 아폴로 우주비행사가 달에서 샘플을 가져왔을 때 과학자들은 동위원소가 지구와 거의(완벽하지는 않지만) 일치한다는 사실을 발견했습니다.

 

 

따라서 태양계의 어떤 천체도 지구의 암석과 그토록 뚜렷이 닮지 않았기 때문에 달을 구성하는 물질의 대부분은 우리 지구에서 왔을 가능성이 높다고 과학자들은 말하고 있습니다.

 

 

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