달의 '용암동굴', 탐사 기지 최적의 장소로 주목
달의 '용암동굴', 탐사 기지 최적의 장소로 주목
  • 김정은 기자
  • 승인 2022.08.15 15:03
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ⓒ데일리포스트=이미지 제공/NASA

ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣNASA의 유인 우주 탐사 계획인 아르테미스 프로젝트는 2024년까지 두 명의 우주비행사를 달에 보내고, 2028년까지 달에 지속 가능한 유인기지를 건설하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 화성 탐사를 위한 충분한 기반을 갖출 수 있기 때문에 국제적으로 아주 중요한 프로젝트로 평가받고 있다.  

최근 달에 착륙한 우주비행사의 체류 거점이 될 달 기지 건설 계획이 논의되고 있다. 그러나 달 표면은 건강에 장기적인 악영향을 미치는 우주 방사선량이 높고, 낮에는 화씨 260도(섭씨 127도)까지 가열되고 밤에는 화씨 영하 280도(섭씨 영하 173도)까지 내려가는 기온차가 극심한 가혹한 환경이다. 

따라서 극단적 온도변화로부터 보호하는 것은 장기적인 달 연구 프로젝트에서 피할 수 없는 공학적 과제라고 할 수 있다.

이러한 극한의 조건, 즉 달 표면의 강한 방사선과 태양광선 등을 막아 줄 최적지로 달의 용암동굴(Lunar lava tube)이 유망한 후보지로 꼽히고 있다.

과거 달에서 화산활동이 있던 시기에 형성된 것으로 추정되는 용암동굴은 용암류가 지표 밑을 흐른 후 그 빈자리에 동굴이 생기게 되며, 이런 형태의 용암동굴은 지구의 화산 지형에서도 흔히 찾아 볼 수 있다. 

2008년 일본 달 탐사선 관측 데이터에서 달의 용암동굴 천창이 함몰된 것으로 보이는 구멍이 처음 발견됐으며 이후에도 200개가 넘는 싱크홀 같은 함몰 부위(lunar pit)가 확인됐다.

로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 연구팀은 이들 함몰 부위 중 16개는 붕괴된 용암동굴일 가능성이 높으며 내부는 동굴로 연결된 것으로 보인다고 추정하고 있다. 

아래가 달의 용암동굴로 추정되는 구멍 중 하나이며, 폭 60~70m·깊이 약 100m 정도다. 

ⓒ데일리포스트=이미지 제공/NASA Goddard Space Flight Center

이러한 용암동굴은 달 표면의 극단적인 온도변화와 우주방사선으로부터 우주인과 관측장비를 보호할 수 있어 달 기지 건설에 유력한 후보로 주목받고 있다.  

이에 UCLA 연구팀은 NASA의 달 정찰 궤도 위성(LRO)에 탑재된 지표열방사측정기(DLRE) 데이터를 분석해 달 용암동굴의 온도변화가 표면과 얼마나 다른지 조사했다.

연구팀은 달 적도 부근 고요의 바다(Mare Tranquillitatis)에 있는 지름 100m의 구멍을 분석해 일정 기간에 걸친 온도변화를 차트로 작성했다. 

그 결과, 구멍 가운데 태양광이 닿는 부분은 주간 온도가 주위 달 표면보다 20도 이상 높은 섭씨 149도로 확인됐다. 연구팀은 "고요의 바다에 생긴 구멍은 달의 적도에 가깝기 때문에 한낮에는 아마 달 전체에서 가장 뜨거운 곳일 것"이라고 말한다. 

그늘이 지는 구멍의 안쪽은 하루 기온차가 표면보다 적고, 낮에는 섭씨 17도 정도로 활동하기 쉬운 온도에서 추이한다. 밤에는 열방사가 제한되지만 섭씨 영하 173도까지 떨어지는 달 표면보다는 100도 정도 따뜻한 것으로 나타났다.

ⓒ데일리포스트=이미지 제공/Geophysical Research Letters

만약 이 구멍이 실제 용암동굴이고 상공에서 보이는 범위보다 넓은 지하 공간이 존재한다면 편안하게 지낼 수 있는 범위도 그만큼 넓어진다. 또 구멍이나 동굴벽은 우주방사선과 미세운석으로부터 보호 역할도 할 수 있어 쾌적한 공간을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.  

데이비드 페이지 캘리포니아대 교수는 "인간은 동굴에 살면서 진화했지만, 달에 거주하게 되면 다시 동굴 생활로 돌아갈지도 모른다"고 언급했다. 

한편, 이번 연구는 '지구물리학연구 회보'(Geophysical Research Letters)'에 게재됐다. 



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