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J-M 소리오: 태양계의 역학에 관하여 (p5)

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지구와 다른 행성의 충돌로 인한 달의 기원이라는 주제는 새로운 것이 아니다. 최근 매우 설득력 있는 수치 시뮬레이션을 통해 과학계의 주목을 받으며, 예술가들의 아름다운 이미지들을 통해 대중 매체에서도 주목받게 되었다. 나는 다음과 같이 이 가설적 시나리오를 보완해 보고자 한다.

• 초기 지구는 일반적인 황금비율 법칙에 더 잘 부합하는 궤도를 따르고 있었을 수 있다. 이미 대기를 형성했을 수도 있고, 태양계의 초기 시기에 충돌이 발생했다면 원시 생명체를 지닌 상태였을 수도 있다. 그러나 충돌이 더 최근에 일어났다면 그 가능성은 낮아질 것이다.

• 이 충돌은, 클레어가 추측한 것처럼, 매우 질량이 크고 금속(철) 성분이 풍부한 행성의 간섭 또는 그 간섭의 일부로 인해 발생했다.

• 충돌은 거대한 '융합'을 동반한다. 지구의 지각이 찢어지고, 지각의 조각들과 지구의 마그마 조각들이 방출된다. 이 방출물들은 초기 달을 형성하고, 다른 행성들의 미래 위성과 소행성들의 집합체를 구성할 수도 있다.

• 일부 방출된 물체는 거대한 행성에 의해 포획되어, 공명되지 않은 위성으로서 존재하게 된다. 반면 공명된 위성들은 '원시 위성'으로 간주된다.

• 충돌의 원인이 되는 물체들은 목성의 고리(반지)를 파괴하며, 이 물체들이 미래의 혜성들을 형성하게 된다.

• 일부 물체는 비공명 궤도로 이동하여 소행성대를 형성하게 된다.

• 충돌체의 일부 질량은 지구에 흡수되어 지구의 철 중심핵을 형성하게 된다.

• 이후 지구는 '비공명 궤도'를 획득하게 된다. 위에서 언급한 황금비율에 해당하는 도표를 참조하라.

• 이 충돌체 X(정의 필요)와의 충돌 시, 지구의 마그마가 분출되어 초기 지구 지각의 상당 부분을 덮게 된다.

그림 13 (p020): 충돌 직후. 지표면 마그마와 지각의 파편이 방출되고 있다. 완전한 정면 충돌이 아니었기 때문에, 한쪽 방향으로는 방출된 물체(미래의 달)가 존재한다. 마그마는 꽃 모양으로 지구에 떨어진다.

충돌이 실제로 발생했다면, 충돌 전의 초기 지구 상태에 대해 어떤 추측도 할 수 없다. 이미 대기를 분비했을 수도 있고, 원시 생명체를 지니고 있었을 수도 있다. 만약 이 재앙이 상당히 늦게 발생했다면, 이미 매우 조직화된 생명체 또는 심지어 이 사고로 심각하게 파괴된 문명도 존재했을지도 모른다.

충돌로 인한 운동 에너지는 마그마를 가열하고, 강력한 화산 활동을 다시 촉발시켜 '이차 원시 대기'를 재구성하게 된다.

그림 14 (p021): 충돌 직후. 달이 형성되기 시작한다.

지구는 원형으로 복귀한다.

마그마가 노출되며, 굳어지면서 얕은 해저를 형성한다. 가장 큰 상처는 태평양이다.

그림 15: 파편들은 태양계 전역에 흩어졌거나 흡수되었을 수 있다. 달은 구형을 취했고, 초기 방출물이라는 증거로 남은 불균형(불균형 질량)을 유지한다. 지구의 마그마는 굳어지고, 지구의 원시 대기(만일 존재했다면)는 흩어지거나 심각하게 교란되었다. 화산 활동이 다시 활성화되며, 대류가 재개되면서 대기가 재형성된다.

충돌로 인한 열 에너지를 제거할 필요가 있다. 이 에너지 공급은 대류 흐름을 다시 활성화시킨다. 충돌 전에 생명체가 존재했고, 그 충돌로 인해 완전히 파괴되지 않았다면, 생명은 어찌됐든 다시 진행될 것이다. 충돌 후 극도로 엄격한 환경 속에서도 원시 생물체가 생존했다면, 진화는 오히려 가속화되었을지도 모른다. 초기 대륙은 원시 지각의 화석이며, 지각의 분열이 시작되며(대륙 이동은 태양계의 다른 고체 행성에서는 관측되지 않음) 지구의 지각이 분열되기 시작한다.

보통 달의 바다(지구 쪽을 향한 평탄한 지역)는 소행성 충돌로 인한 용암 분출로 설명된다. 그런데 왜 이러한 지역들이 지구 쪽을 향해 있는가? 달이 여전히 자전하고 있었을 당시, 이러한 강한 충돌이 균일하게 분포되지 않았던 이유는 무엇인가?

만약 이러한 충돌이 달이 지구 쪽을 향하도록 정렬된 후에 발생했다면, 지구가 달을 보호했기 때문에 충돌은 더 약했을 것이다. 반대로, 지구의 중력에서 벗어난 물체들이 달에 충돌하는 것을 방해했을 것이다. 반면, 달의 반대편(보이지 않는 쪽)은 강한 충돌 흔적들로 가득하다. 이는 입자들이 지구의 중력에 의해 가속되었기 때문이다. 다른 해석: 이러한 달의 바다는 달 측면의 '상처'일 수 있다. 이 상처는 지구 지각의 조각과 더 밀도가 높은 마그마의 조합으로 형성되었을 수 있다. 이 덩어리가 구형을 취할 때, 지구를 향한 쪽이 더 무거워져 불균형 질량(불균형)을 형성하게 되었다.

그러나 소리오가 언급한 또 다른 강력한 대안 가설이 존재한다. 초기에는 달이 자전하고 있었다. 이후 거대한 충돌이 발생했으며, 이는 마치 쇼마커-레비 혜성처럼 조수 효과로 인해 충돌 전에 조각나게 된 밀도 높은 단일 천체였다. 이 조각들은 매우 빠른 속도로 낙하하여 젊은 달의 지각을 관통하고, 마그마가 분출되게 되었다. 그 결과가 달의 바다들이다. 이 모든 바다는 동일한 다중 충돌 사건으로 인해 동시에 형성되었다. 그러나 이 조각들은 이미 너무 점성이 높아진 달 중심부로 자유롭게 흐르지 못했고, 지각 아래에 고정되어 '마스콘'(질량 집중)을 형성하게 되었다. 이는 이후 탐지된 하부 지각 질량 집중체이다. 이렇게 무거워진 달은 불균형 질량을 가지게 되었고, 더 이상 자전하지 않게 되었다.

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