아하! 우주

[아하! 우주] 우주 암석이 지구에 물을 가져다 주었다

작성 2022.12.03 11:47 ㅣ 수정 2022.12.03 11:47
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▲ 운석 GRA 06100 조각의 색으로 구분된 X선 이미지는 동일한 조각의 중성자 이미지와 중첩되어 철이 풍부한 물질(분홍색), 수소 함유 화합물의 농도가 낮은 영역(녹색), 고농도의 수소 함유 화합물(파란색)과 철이 풍부한 수소화 화합물(보라색)을 보여준다. 축척 막대는 1cm. (출처: A. Treiman/Lunar and Planetary Institute)
지구로 떨어지는 우주 암석은 원시 우주의 상태를 그대로 간직하고 있는 타임캡슐이라 할 수 있다. 과학자들은 두 가지 이미징 기술을 병합하여, 우주 암석이 과연 지구에 물을 가져왔는지, 그렇다면 어떻게 가져왔는지 알려줄 수 있을 것으로믿고 있다.

운석은 혜성이나 소행성과 같은 더 큰 천체에서 떨어져 나온 파편으로, 태양계 외곽지대의 소행성과 혜성이 충돌 후 원시 지구에 물을 부려놓았을 것으로 생각하고 있다.

미국 표준기술연구소(NIST) 연구팀은 운석이 실제로 지구 너머에서 물을 운반했는지 알아보기 위해 X선과 중성자 이미징을 동시에 사용하여 운석 내부를 엿볼 수 있는 방법을 고안해냈다. 이 방법을 사용하면 운석이 수십억 년 동안 무엇을 품고 있었는지 확인할 수 있다.

이 기술에 대한 최근 연구에 따르면, NIST 팀은 새로운 방법이 "운석에서 수소 함유 물질의 존재와 분포를 밝힐 수 있으므로 초기 태양계에서 물의 존재와 활동을 규명하는 데 도움이 될 수 있다"고 보고했다.

이 새로운 방법은 조정된 중성자와 X선 단층촬영을 뜻하는 NXCT로 알려져 있으며, 기본적으로 업그레이드된 CT 스캔이다.

구체적으로는, 진단용 CT 스캔으로 단면을 만든 다음 3D 이미지로 재조립하여, 수술 없이 신체 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 확인할 수 있도록 하는 것처럼, NXCT의 운석 조각에서 방출된 X선과 중성자 빔은 물이나 다른 휘발성 물질을 포함해 어떤 유형의 광물이나 원소 또는 화합물로 구성되어 있는지 밝혀낸다. 운석의 수소는 한때 물 얼음이 포함되어 있었다는 것을 알 수도 있다.

NIST 연구원들이 찾고 있던 것은 두 가지 형태의 물 중 하나다. 수소와 산소가 융합하여 일반 물을 생성하지만, 수소 원자 각각에 추가 중성자가 있는 중수소로 인해 물이 중수가 될 수도 있다. 따라서 운석에 존재하는 두 유형의 물의 양을 지구상의 두 유형의 수준과 비교할 수 있다.

NXCT가 운석의 원소를 발굴할 때 유리한 점은 암석 조각을 겨냥한 중성자가 갇힌 수소를 튕겨내고 더 무거운 원소는 X선을 산란시켜 스스로를 내보내는 성질이 있다는 점이다. 물의 증거가 발견되면 초기 관찰 후 생성된 3D 이미지가 물이 어떻게 거기에 도달했는지 알려준다.

테스트된 운석은 EET 87508이고 GRA 06100이 이 실험을 위해 테스트되었다. GRA 06100은 다른 광물의 콘드룰 또는 알갱이가 내장된 콘드라이트다. 그것의 수소는 또한 물의 과거 존재를 암시한다.

EET 87508은 소행성 베스타에서 분리되었지만, 우주를 통해 더 많은 물을 운반한 다른 유형의 소행성에서 나온 물질을 포함하고 있는 것으로 보이기 때문에 특히 흥미롭다. 

이 연구는 저널 '소행성과 행성과학(Meteorites & Planetary Science)에 발표됐다. 

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com 

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