지구의 위성인 '달'은 지구와 함께 우주를 공전하면서 지구의 중력에 의해 지구 주변을 고속으로 움직이는 천체입니다. 지구에서 가장 가까운 천체 중 하나이며, 지구로부터 약 38만 km 떨어져 있습니다. 달은 지름이 약 3,476 km이며, 지구의 약 1/4 크기입니다. 그러나 지구의 질량의 약 1/81밖에 되지 않아서 지구의 6분의 1 정도의 중력을 가지고 있습니다.
달의 표면은 크레이터로 가득 차 있습니다. 이는 우주선이 지구로부터 가장 가까운 곳에 있다는 점 때문에 우주에서 비롯된 물체들의 충돌이 잦았기 때문입니다. 달의 크레이터는 크기와 모양이 다양한데요, 달 뒷면에는 지금까지 알려진 태양계 최대 크레이터가 존재한다고 합니다. 이 크레이터는 달의 남극 에이트켄(South Pole-Aitken) 분지로, 약 2천여㎞에 걸쳐 타원형으로 형성돼 있다고 합니다. 또한 달에 위치한 산 중 최고봉은 해발 9천840ｍ로 지구의 최고봉인 에베레스트산(해발 8천848ｍ)보다 1천ｍ 가까이 높은 것으로 알려져있습니다.
더불어 달의 지형 중 가장 유명한 것은 '달의 바다'입니다. 우리 조상은 달의 바다를 보고 달에 토끼가 산다고 상상하기도 했지요. 달의 바다는 달의 지형 가운데 짙은 검은색으로 보이는 평원 지대로서, 물은 존재하지 않아 실제로는 지구에 있는 바다와는 아무 상관이 없습니다. 하지만 여기에 바다라는 이름을 붙인 요하네스 케플러는 달의 어두운 면에 물이 가득할 것으로 예상해서 이러한 이름을 붙였다고 하네요.
달의 표면에 착륙한 첫 번째 인류는 1969년 7월 20일에 달에 착륙한 미국의 우주선인 '아폴로 11호'입니다. 이후 달 탐사는 계속 이루어져 왔으며, 최근에는 아르테미스 2 임무를 나사에서 발표해 50년만에 달에 인류를 보내겠다는 포부를 나타내기도 했습니다. 우리는 달을 연구함으로써 지구의 역사와 우주에 대한 이해도가 크게 높아졌습니다.
달의 기원에 대해서는 1970년대 이후 달의 토양과 바위를 채취하고 분석하는 등의 작업을 통해 연구가 이루어졌습니다. 달의 기원에 대한 설로는 형제설, 부부설(포획설), 자폭설, 충돌설(자이언트 임팩트설), 부자설 등 다양한 이론이 있습니다. 형제설은 지구가 생길 때 달도 같이 생겼다는 설이지만, 거대한 달의 크기를 설명하지 못합니다. 부부설은 본래 작은 행성이었으나 지구의 인력에 붙잡혀 달이 되었다는 이론이지만, 지구와 달의 구성요소가 비슷하다는 점을 설명하지 못합니다. 자폭설은 지구 탄생 초기에 방사성 물질들이 너무 많아서 핵분열 반응을 일으켜서 지구에서 나온 파편들이 뭉쳐서 달이 된다는 이론입니다. 그러나 이정도의 방사성 원소들이 지구에만 모일 가능성이 적어 실제 일어나기 어렵다는 단점이 있습니다. 충돌설(자이언트 임팩트설)은 지구와 화성이 충돌해서 생긴 파편이 뭉쳐서 달이 되었다는 가설로 현재까지 가장 유력하면서 각광받고 있습니다. 부자설은 충돌설의 변형으로 이러한 충돌에 의해 지구의 태평양 등 대양 부분이 떨어져 나가 달이 되었다는 이론입니다. 그러나 대양 부피에 비하면 달의 부피가 너무 크고, 대륙이동설이 등장하면서 이론적인 문제점이 제기되었습니다. 이처럼 달의 기원에 대해서는 아직까지는 수수께끼이지만, 천문학자들과 과학자들이 달의 기원을 밝히기 위해 지금도 해쓰고 있습니다.
또한 달은 위성치고 매우 큰데, 어떻게 이렇게 큰 천체가 지구의 위성이 되었는지는 아직 불명확합니다. 달은 지구의 자전과 공전 주기가 거의 일치하면서 항상 같은 면만을 지구 쪽으로 향하게 되는데, 이를 '조석 고정'이라 합니다. 이 현상때문에 달의 공전주기와 자전주기가 같은데요, 이로 인해 달의 하루와 일년은 똑같이 27.3일이 된다고 합니다.
달은 그 크기로 인해 지구에 큰 영향을 끼쳤는데, 가장 잘 알려진 것은 '기조력' 입니다. 달의 중력이 지구의 물에 영향을 미치면서 조수력이 발생하게 되는데, 이것이 조석과 간조석의 만들어지고 해일과 심해의 수위가 변화하게 됩니다. 이러한 환경은 지구에서 생명이 태동하는데 결정적인 역할을 했다고 알려지기도 했습니다.
또한 달은 지구의 자전축을 23.5도로 안정되게 잡아주는 역할을 하는데, 이로 인해 사계절이 생겼습니다. 또한 달과 지구의 서로 끌어당기는 힘으로 인해 지구의 자전주기를 늦춰 하루가 24시간이 되도록 하기도 했습니다. 또한 태양 주위를 회전하는 지구의 공전궤도도 달이 안정시켜준다고 합니다. 최근에는 달이 지구의 강수량에도 영향을 미친다는 연구결과가 나왔는데요, 미국 워싱턴대학 존 왈래스 교수팀은 미국 항공우주국(NASA)의 강수량 측정 위성에서 수집한 15년간의 데이터 등을 분석한 결과, 달이 높게 뜰 때와 낮게 뜰 때 지구의 강수량 및 기압에 변화가 생긴다는 사실을 발견했다고 합니다.
반면 지구가 달에게 끼치는 영향도 상당한데요, 지구의 중력으로 인해 달이 조금씩 수축되며 크기가 작아지고 있다고 합니다. 더불어 달은 지구와 조금씩 멀어지고 있는데요, 달은 1년에 3.8㎝씩 지구로부터 멀어져가고 있다고 합니다. 과학계에서는 15억년 후면 달이 목성의 중력에 끌려가 결국 지구와 이별할 것이라고 추정하고 있습니다.
달은 밤을 밝히는 고마운 존재로, 밤에 보이는 천체 중 가장 크고 밝기때문에 고대로부터 여러가지 이야기가 많이 생겨났습니다. 예를 들어, 그리스 신화에서는 달의 여신인 셀레네가 태양신인 헬리오스와 사랑에 빠져 태양과 달이 만나게 되었고, 이로 인해 달이 하늘에 떠오르게 되었다는 이야기가 전해져왔습니다. 또한 수메르 신화에서도 난나라는 달의 신, 중국 신화에서도 항아(姮娥)라는 달의 여신이 나오는 등 고대부터 달은 인간의 상상력을 바탕으로 많은 이야기를 만들어냈습니다.
NASA는 앞으로 달에 유인 우주기지를 설립한다는 목표도 갖고 있는데요, 달의 식민지화는 현재로서도 기술적으로는 가능하다고 볼 수도 있지만, 매우 비싸고 위험한 프로젝트이기도 합니다. 그러나 달 기지 건설은 앞으로의 우주 개척에 전초기지가 될 곳으로 우주 탐사에 이점을 제공할 수 있습니다.
첫번째 이점은 천체의 고도에 위치해 있어야 할 다양한 탐사 장비를 배치하는 것이 가능합니다. 달 뒷면에 우주로의 전파 탐자기나 망원경을 설치해 운영하는 등을 상상할 수 있습니다. 또한 달은 지구 중룍의 1/6수준이며, 대기가 없기 때문에 우주 탐사의 비용이 장기적으로 절약되게 됩니다. 달에서 채굴한 자원으로 우주선을 만들고 발사할 수 있게 된다면 지구와 같은 행성에서 발사하는 것 보다 에너지 효율이 월등히 높아집니다.
더불어 달은 지구와는 다른 물질 구성을 가지고 있습니다. 이를 연구하면 우주에서의 삶과 그 기반을 연구하는데 도움을 줄 수 있습니다. 또한 달은 헬륨-3같은 희소자원을 많이 갖고있다고 알려져있는데, 헬륨-3는 핵융합에 사용 가능한 자원으로 주목받고 있습니다. 헬륨-3를 달에서 채굴할 수 있고, 핵융합 기술이 실현 가능한수준으로 발전한다면 달에서 에너지 걱정은 없을 것입니다.
반면 달의 환경은 매우 열악합니다. 달은 심한 온도 변화와 높은 방사선에 노출됩니다. 그래서 이러한 환경에서 인간이 살아남고 살아갈 수 있도록 적절한 쉼터와 보호장치가 필요합니다. 이로 인해 미래의 달 기지는 용암동굴 같은 지표면 아래에 위치하는 것이 어떻겠냐는 의견이 지배적입니다. 또한 달의 기초 인프라를 구축하는 데 엄청난 초기 비용이 드는 것도 지금 당장에는 큰 장애물이 되고 있습니다.
얼마 전 NASA가 아르테미스 2 임무를 발표하며 달에 다시 유인탐사를 시행하겠다는 포부를 밝혔는데요, 앞으로의 우주 탐사에서 달이 중요한 역할을 하게 될까요? 2025년에는 아르테미스 3 임무로 인간이 다시 달의 땅을 밟게 된다는데요. 달의 개발이 점진적으로 이루어져서 우주개발에 획기적인 변화가 일어나길 기대해 봅니다.
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