[캐나다] “초기 달 표면에 이전에 합의된 것보다 더 많은 물이 있었습니다”

캐나다 범위대, '초기 달 표면, 40억년 전에는 제한적이지 않았다'는 사실이 밝혀내었습니다

쿠션이 있는 표면 표면을 쉽게 찾을 수 있는 페로안 아노소사이트(ferroan anorthosites)서 인회석

처리 및 처리물리학 분야의 온라인 국제천문학술지인 『네이처 천문학(Nature Astronomy)』 1월 15일자에 연구논문이 진행되었습니다

캐나다 연구인 타라 헤이든(Tara Hayden)은 달의 표면을 구성하는 초기 달 표면은 이전에 알고 있기 때문에 달리는 40억년 전에 물이 많도록 존재한다는 사실을 발견했습니다. [사진출처(사진출처) = 원천대학교(Western University)]

캐나다 온타리오주 런던에 있는 연구에 따르면 달의 표면을 구성하는 초기 달 표면은 주행 40억년 전에 물이 더 많은 움직임이 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 

이 발견은 경험 있는 달과 활동물리학 분야의 온라인 국제천문학술지인 『네이처 특성(Nature Astronomy)』 1월 15일자에 '흔들림이 풍부함을 줍니까 페로안 아노소사이트 인회석 발견(Detection of apatite) 휘발성이 풍부한 초기 달 지각을 나타내는 Ferroan anorthosite'라는 제목으로 발표되었습니다.

타라 헤이든(Tara Hayden)은 영국 개방대학교(The Open University) 대학원생 전체 달에서 온 목적으로 분류된 운석을 연구한 초기 달 표면 샘플에서 유일인 인회석(가장 임시 인산염)을 처음으로 존재했습니다.

이 연구는 달의 초기 표면에 원래 생각했던 것보다 더 많은 물이 포함되어 흥미로운 새로운 증거를 제시함으로써 역사 연구에 새로운 문을 열었다.

현재 유명한 행성 지질학자인 고든 ‘오즈’ 오신스키(Gordon ‘Oz’ Osinski)와 함께 우주화학자로 일하고 있는 타라 헤이든(Tara Hayden)은 “달의 초기 표면에서 인회석이 처음으로 발견된 것은 믿을 수 없을 정도로 흥미롭다”라면서 “우리가 마침내 달 역사의 알려지지 않은 단계를 하나로 엮기 시작할 수 있기 때문이다”라고 말했다. 

그녀는 이어 “우리는 달의 초기 표면이 우리가 예상했던 것보다 물이 더 풍부하다는 것을 발견했으며, 달의 휘발성 안정 동위원소는 우리가 이전에 알고 있던 것보다 훨씬 더 복잡한 역사를 드러낸다”고 덧붙였다.

타라 헤이든은 특히 “달 운석은 달 진화의 새롭고 흥미로운 부분을 드러내고, 달 착륙 우주선 아폴로(Apollo) 임무 중에 수집된 샘플을 넘어 우리의 지식을 확장하고 있다. 달 탐사의 새로운 단계가 시작되면서 달 뒷면에서 무엇을 배울 수 있을지 기대된다”고 강조했다.

아폴로 샘플은 달에서 돌아올 때 처음으로 ‘휘발성이 낮은(volatile-poor)’ 것으로 가정되었으며, 이는 달이 ‘뼈가 건조한(bone dry)’ 것으로 널리 알려진 설명으로 이어졌다.

2008년에  알베르토 살(Alberto Saal)과 다른 연구원들은 아폴로(Apollo) 샘플 컬렉션의 유리 구슬에 상당한 양의 물과 기타 휘발성 물질이 존재한다는 것을 발견했다. 이것은 아폴로 샘플에 대한 15년 간의 재분석을 시작했으며 새로 발견된 달 운석을 통해 달 표면에 훨씬 더 많은 물이 있음이 밝혀졌다.

타라 헤이든(Tara Hayden)이 달의 초기 표면이 우리가 예상했던 것보다 물이 더 풍부하다는 것을 발견했다. [사진출처(Photo source) = 웨스턴대학교(Western University)]

 

헤이든은 “우리는 아폴로 표본을 통해 달에 있는 물의 역사에 대해 가장 많이 알고 있지만 그 표본은 전체 달 표면의 약 5%만을 나타내는 것으로 생각된다”라면서 “다가오는 아르테미스(Artemis) 임무에서 더 많은 샘플을 얻을 때까지 우리가 가지고 있는 표면의 다른 샘플은 운석뿐이다”라고 설명했다.

헤이든은 박사 학위 과정 동안 개방대학교(The Open University)에서 수집가용 암석 샘플을 달 운석으로 확인하면서 이 사실을 발견했다. 샘플은 식별 외에도 달의 물에 대한 핵심 데이터를 담고 있는 것으로 입증되었다.

헤이든은 “운이 좋게도 그 운석이 달에서 왔을 뿐만 아니라 달에 물을 담고 있는 광물에 대한 우리의 이해에 매우 중요한 화학적 특징을 가지고 있었다”고 말했다.

이 연구는 주로 광물 구조에 휘발성 요소를 포함하고 있는 광물인 인회석(apatite)에 초점을 맞췄다. 인회석은 달의 초기 표면을 대표하는 유리구슬과 페로안 거석암(ferroan anorthosites)을 제외한 모든 달 암석 유형에서 발견되었다.

페로안 거석암 그룹은 엄청나게 오래된 것으로 알려져 있으며(45억∼43억년) 달이 거의 완전히 녹았을 때 달 마그마 바다에서 직접 형성된 것으로 알려진 유일한 암석 유형이다. 이 암석 유형에서 인회석의 발견으로 처음으로 달 진화의 알려지지 않은 단계를 직접 조사할 수 있게 되었다.

“약 45억년 전에 가장 먼저 형성된 달 지각에서 물의 역사를 밝히는 것은 태양계 물의 기원에 대한 이해를 높이는 데 중요하다. 달 운석 형태의 달의 고대 암석 샘플은 그러한 조사를 수행할 수 있는 훌륭한 기회를 제공한.”라고 영국 개방대학교의 행성 과학 및 탐사 교수이자 타라 헤이든(Tara Hayden)의 공식 수석 감독관인  마헤쉬 아난드(Mahesh Anand)는 말했다.

미래의 아르테미스(Artemis) 임무

헤이든은 “미국 항공우주국(NASA)의 아르테미스(Artemis) 임무가 발사를 준비하고 있고 현재 감독자를 포함한 연구원들이 우주 비행사를 위한 프로그램과 목표를 개발하고 있기 때문에 발견 시기가 완벽하다”고 말했다.

그녀는 이어 “달 표면은 수천 년, 심지어 수백만 년 동안 건조되었다고 오랫동안 믿어왔다. 그러나 아마도 달 표면에는 우리가 생각했던 것보다 더 많은 물이 있을 수 있으며 이를 추출할 방법을 찾으면 된다”고 덧붙였다.

오신스키(Osinski)는 이 새로운 발견의 잠재적인 기회에 대해서도 마찬가지로 기대하고 있다.

2022년에 오신스키는 50년 만에 처음으로 유인 달 착륙 임무를 위한 표면 과학 계획을 개발하고 있는 NASA 지질학 팀에 선정되었다. 그는 휴스턴에 있는 NASA의 존슨 우주센터(Johnson Space Center)에 있는 임무 통제실의 과학 밀실에서 동료들과 함께 ‘아르테미스 III(Artemis II)’ 임무 전반에 걸쳐 지원을 제공할 계획이다. 

오신스키는 “타라 헤이든의 발견은 매우 흥미롭고 우리가 달에서 가장 초기의 지각의 일부를 확인하고 샘플링하기를 희망하는 ‘아르테미스 III’ 임무를 위한 우리의 샘플링 전략에 도움이 될 것”이라고 말했다.

오신스키는 또한 캐나다 항공우주국(Canadensys Aerospace)가 설계하고 건설중인 캐나다 최초의 달 탐사선에 대한 수석 조사관이자 과학 책임자이기도하다.

[원문보기]

Discovery changes understanding of water’s history on the Moon

Western cosmochemist finds early lunar crust had more water than previously estimated

 

New research from a Western University postdoctoral fellow shows the early lunar crust, which makes up the surface of the Moon, was considerably enriched in water more than 4 billion years ago, counter to previously held understanding. The discovery is outlined in a study published today in the high impact journal Nature Astronomy.

Working with a meteorite she classified as one that came from the Moon while a graduate student at The Open University (U.K.), Tara Hayden identified, for the first time, the mineral apatite (the most common phosphate) in a sample of early lunar crust.

The research offers exciting new evidence that the Moon’s early crust contained more water than was originally thought, opening new doors into the study of lunar history.

“The discovery of apatite in the Moon’s early crust for the first time is incredibly exciting - as we can finally start to piece together this unknown stage of lunar history. We find the Moon’s early crust was richer in water than we expected, and its volatile stable isotopes reveal an even more complex history than we knew before,” said Hayden, currently working as a cosmochemist with renowned planetary geologist Gordon “Oz” Osinski in Western’s department of Earth sciences.

“Lunar meteorites are revealing new, exciting parts of the Moon’s evolution and expanding our knowledge beyond the samples collected during the Apollo missions. As the new stage of lunar exploration begins, I am eager to see what we will learn from the lunar far side,” said Hayden.

The Apollo samples were first assumed to be ‘volatile-poor’ upon their return from the Moon, leading to the wide-known description of the Moon as ‘bone dry.’

In 2008, Alberto Saal and other researchers discovered the presence of significant amounts of water and other volatiles in glass beads from the Apollo sample collection. This set forth fifteen years of re-analysis of the Apollo samples while newly found lunar meteorites have revealed the Moon had much more water across its surface.

“We know most about the history of water on the Moon from the Apollo samples, but those samples are thought to only represent about five per cent of the entire Moon surface,” said Hayden. “Until we get more samples back in the upcoming Artemis missions, the only other samples from the surface we have are meteorites.”

Hayden made the discovery at The Open University during her PhD studies while verifying a rock sample for a collector as a lunar meteorite. Beyond its identification, the sample proved to be holding a key piece of data about water on the Moon.

“I was so lucky the meteorite not only came from the Moon but remarkably, featured chemistry so vital to our understanding about lunar water-bearing minerals,” said Hayden.

This work was focused primarily on the mineral apatite, which contains volatile elements in its mineral structure. Apatite was found in all lunar rock types except glass beads and ferroan anorthosites, the latter representing the Moon’s early crust. 

Ferroan Anorthosite 그룹은 엄청나게 오래된 것으로 알려져 있으며(45억 ~ 43억 년) 달이 거의 완전히 녹았을 때 달 마그마 바다에서 직접 형성된 것으로 알려진 유일한 암석 유형입니다.

이 암석 유형에서 인회석의 발견으로 처음으로 달 진화의 알려지지 않은 단계를 직접 조사할 수 있게 되었습니다.

“약 45억년 전에 가장 먼저 형성된 달 지각에서 물의 역사를 밝히는 것은 태양계 물의 기원에 대한 이해를 높이는 데 중요합니다. 

달 운석 형태의 달의 고대 암석 샘플은 그러한 조사를 수행할 수 있는 훌륭한 기회를 제공합니다.”라고 Open University의 행성 과학 및 탐사 교수이자 Hayden의 공식 수석 감독관인 Mahesh Anand는 말했습니다.

미래의 아르테미스 임무

헤이든은 NASA의 아르테미스 임무가 발사를 준비하고 있고 현재 감독자를 포함한 연구원들이 우주 비행사를 위한 프로그램과 목표를 개발하고 있기 때문에 발견 시기가 완벽하다고 말했습니다.

“달 표면은 수천 년, 심지어 수백만 년 동안 건조되었다고 오랫동안 믿어왔습니다. 그러나 아마도 달 표면에는 우리가 생각했던 것보다 더 많은 물이 있을 수 있으며 이를 추출할 방법을 찾으면 됩니다. "헤이든이 말했다.

Osinski는 이 새로운 발견의 잠재적인 기회에 대해서도 마찬가지로 기대하고 있습니다.

작년에 Osinski는 50년 만에 처음으로 유인 달 착륙 임무를 위한 표면 과학 계획을 개발하고 있는 NASA 지질학 팀에 선정되었습니다. 그는 휴스턴에 있는 NASA의 존슨 우주 센터에 있는 임무 통제실의 과학 밀실에서 동료들과 함께 아르테미스 III 임무 전반에 걸쳐 지원을 제공할 것입니다.

"Tara의 발견은 매우 흥미롭고 달에서 가장 초기의 지각을 식별하고 샘플링하려는 Artemis III 임무에 대한 샘플링 전략에 반영될 것입니다."라고 Osinski는 말했습니다.

Osinski는 또한 Canadensys Aerospace에서 설계 및 제작 중인 캐나다 최초의 달 탐사선의 수석 조사관이자 과학 책임자로도 활동하고 있습니다.

[출처 = 베니스대학교(Western University) ( https://news.westernu.ca/2024/01/early-lunar-crust-water-enriched/?fbclid=IwAR1IAV95-uXnNJp20TJudppEioWoVXAkHVOkMHdPUvRKQUPcLloX2sM2Gc8 ) / 2024년 1월 15일]

[논문출처 = 『네이처 칠(Nature Astronomy)』 ( https://www.nature.com/articles/s41550-023-02185-5 ) / 2024년 1월 15일]