달의 미세 운석이 태양계의 초기 역사를 보존한다

지구화학적 분석에 따르면 200cm 크기의 암석 반점은 달이 아닌 다른 곳에서 발생했을 가능성이 있다.

 

약 반세기 전에, 6개의 아폴로와 3개의 달 탐사선이 암석 샘플을 수집했다. 전자는 약 380kg을 반환했고, 후자는 1kg 미만을 반환했다. 그 컬렉션의 큐레이터들은 미래의 과학 연구를 위해 수년간 그 자료의 많은 부분을 현명하게 보존해 왔다. 더 최근에, 중국 달 탐사 프로그램의 창어 5호는 2020년 12월 달에서 2kg의 물질을 가지고 돌아왔고, 곧 분석할 수 있을 것이다. 지질학적, 화학적 도구와 분석의 발전으로 연구자들은 지름이 100~200 µm에 불과한 작은 표본들을 연구할 수 있게 되었다. 루나 16호 임무에서 나온 그러한 흙 조각 중 하나는 최근 모스크바에 있는 베르나드스키 지구화학분석화학연구소의 스베틀라나 데미도바와 그녀의 동료들에 의해 연구되었다. 연구팀은 이 표본이 34억년 전에서 10억년 전에 달에 충돌했을 가능성이 있는 돌로 된 미세운석일 가능성을 발견했다. 데미도바와 그녀의 동료들은 지구화학적 도구들을 사용하여 아래의 후방 산란 전자 이미지에서 보이는 작은 반점들을 조사했다. 노란색 사각형으로 강조된 사장석(Pl) 광물상은 라만 분광법을 사용하여 연구되었으며 충격파의 증거를 보여주며, 이는 충격 사건을 나타낸다. 게다가, 샘플에서 올리빈(Ol)과 휘석(Px)의 산소 동위원소 측정은 달 암석의 측정과 구별된다.

샘플의 산소 동위원소 조성은 달 외의 LL 콘드라이트의 조성과 가장 밀접하게 일치한다. 이들은 상대적으로 낮은 철과 낮은 금속 농도를 가진 일반적인 돌로 된 운석 무리로, 모체 소행성이 역사 초기에 지구-달 계를 폭격했을 수 있다. 루나 16호 샘플의 메릴라이트(Mer) 입자는 연구자들이 우라늄-납 방사성 연대 측정법을 사용하여 파편을 노화시킬 수 있는 기회를 제공했다. 45억 년의 나이는 초기 태양계에서 콘드라이트가 형성되고 있다고 생각되었던 시간과 일치한다. 이 나이는 이후의 충돌과 다른 활동이 U-Pb 크로노미터가 재설정되었을 온도인 400 °C 이하로 샘플을 가열했음을 의미한다. 45억 년의 나이는 샘플의 메릴라이트 광물이 언제 형성되었는지를 나타내지만 반드시 샘플이 달에 도착한 때는 아니다. 이 파편은 루나 16호 착륙 지점 근처에 영향을 주었거나 달 표면의 다른 곳에서 발생한 충돌로 분출물로 운반되었을 가능성이 있다. 데미도바와 그녀의 동료들은 루나 16호 샘플이 발견된 거대한 충돌 크레이터를 채운 현무암의 나이를 고려할 때, 그 조각이 34억년 전에 달에 도착했을 것이라고 추측한다. 이 파편은 일본의 하야부사 임무가 10억년 전으로 추정한 지구에 가까운 물체인 이토카와 소행성과 이상하게 유사한 광물학적 구성을 가지고 있다. 이러한 유사성은 파편이 이토카와 소행성과 유사한 구성을 가진 물체에서 유래했을 가능성을 열어두고 있다. 이토카와 유사한 천체는 달에 충돌하거나 지구-달계를 통과할 때 물질을 떨어뜨렸을 수 있다. 아폴로, 루나, 창어 5호의 기록 보관소에 풍부한 달 샘플이 남아 있기 때문에, 연구원들은 그러한 가능성을 뒷받침할 증거를 찾을 수 있을지도 모른다.