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레골리스

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1. 개요

레골리스는 '담요'와 '돌'을 의미하는 그리스어 단어의 합성어로, 지질학에서 암석의 풍화나 식물 성장에 의해 생성되거나 바람, 물, 얼음에 의해 운반된 비고결 물질의 외피를 통칭한다. 지구의 레골리스는 토양, 충적토, 사프로라이트, 화산재, 경반, 염, 유기물 등으로 구성되며, 두께는 얇은 것부터 수백 미터에 이르며 풍화와 생물학적 과정에 의해 생성된다. 레골리스는 건축 자재, 광물 매장지의 원천이며, 대수층 재충전에도 중요한 역할을 한다. 레골리스는 지구뿐만 아니라 달, 화성, 소행성, 토성의 위성 타이탄 등 다양한 천체에서도 발견되며, 각 천체의 환경에 따라 그 구성과 특징이 다르다. 달의 레골리스는 유성체 충돌과 우주 풍화 작용으로 생성되며, 아폴로 우주비행사들이 겪었던 월면 화분증의 원인이 되기도 한다.

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레골리스
개요
정의고체 암석 위에 놓인 느슨하고 이질적인 표층 퇴적물 층
구성먼지
토양
부서진 암석
기타 관련 물질
기원화학적 풍화
기계적 풍화
운반
관련 용어사프로라이트
토양
특성
두께다양함 (수 미터에서 수백 미터)
분포지구 및 다른 행성 (달, 화성 등) 표면
중요성생명 유지 (토양)
건설 자재
광물 자원
행성 표면 연구
행성 과학에서의 레골리스
정의대기권이 없는 천체의 표면에 존재하는, 운석 충돌 등으로 인해 파쇄된 표층 물질층
구성암석 파편
광물 조각
유리질 물질
충돌 용융물
형성 과정운석 충돌
태양풍
우주 방사선
연구 목적행성 표면 진화 과정 이해
태양계 역사 연구
미래 자원 활용 가능성 평가
추가 정보
참고 문헌Clarke, Jonathon (2008). Extraterrestrial regolith. In Scott, K and Pain, C.F. (Eds) Regolith Science, CSIRO Publishing, Melbourne, 377–407쪽.
외부 링크Lexico UK 영어 사전의 레골리스 정의
미국 기상 학회 용어집

2. 어원

"레골리스"라는 용어는 그리스어 단어인 rhegos|레고스grc('담요'라는 뜻)와 lithos|리토스grc('돌'이라는 뜻)를 합쳐서 만든 말이다.[4][5][6] 1897년에 미국의 지질학자인 조지 P. 메릴이 이 용어를 처음으로 정의하였다.

3. 지구의 레골리스

지구의 레골리스는 풍화 작용과 생물학적 과정으로 만들어진다.[8][9][10] 레골리스는 대부분의 생명체에게 필수적인데, 식물은 단단한 암석에서 자라기 어렵고 동물은 굴을 파거나 은신처를 만들기 어렵기 때문이다.

레골리스는 건물, 도로 등 건설 공사에도 중요하다. 기계적 특성이 다양하므로 사용 목적에 맞게 특성을 파악해야 한다. 광물 자원 매장 가능성이 있고, 건축 자재로도 활용된다. 레골리스는 대수층의 순환과 물의 조성에도 영향을 줄 수 있다.

지구과학 분야에서는 육지의 토양, 황토, 화산재, 암설, 풍화물 등의 퇴적물을 가리키며, 일본의 토목 시공 현장에서는 토양을 지칭하기도 한다.

3. 1. 구성 요소

알래스카의 충적 자갈


지구의 레골리스[8][9][10]는 다음과 같은 구성 요소를 포함한다.

  • 토양 또는 페돌리스
  • 충적토, 바람에 의한 운반, 빙하에 의한 운반, 해양 작용, 중력 흐름에 의한 운반 등을 포함한 기타 운반된 덮개
  • 사프로라이트 (Saprolite)
  • * ''상부 사프로라이트'': 완전히 산화된 기반암
  • * ''하부 사프로라이트'': 화학적으로 환원된 부분적으로 풍화된 암석
  • * ''사프로크'': 풍화가 균열 가장자리에 국한된 균열된 기반암
  • 화산재와 용암류는 고화되지 않은 물질과 섞여 있음.
  • 경반: 점토, 규산염, 산화철, 수산화산화물, 탄산염, 황산염 등을 결합하여 풍화 및 침식에 강하게 형성된 층.
  • 지하수 및 물에 의해 퇴적된 .
  • 생물군 및 생물군에서 파생된 유기물 구성 요소.


레골리스는 두께가 매우 얇은 것부터 수백 미터에 이르는 것까지 다양하다. 생성 시기는 (방금 퇴적된 화산재 낙하 또는 충적토의 경우처럼) 순간적인 것에서부터 수억 년(호주의 일부 지역에서는 선캄브리아 시대의 레골리스가 발생[11], 그러나 이것이 매몰되었다가 나중에 발굴되었을 수 있음[12])까지 다양하다.

지구의 레골리스는 풍화 및 생물학적 과정에서 유래한다. 레골리스의 최상부는 일반적으로 상당한 유기물을 포함하며, 더 일반적으로 토양이라고 한다. 레골리스는 대부분의 생명체에게 중요한 요소 중 하나인데, 소수의 식물만이 단단한 암석 위나 암석 내에서 자랄 수 있으며, 동물은 느슨한 물질 없이는 굴을 파거나 은신처를 지을 수 없기 때문이다.

레골리스는 건물, 도로 및 기타 토목 공사를 건설하는 엔지니어에게도 중요하다. 레골리스의 기계적 특성은 상당히 다양하며, 사용 목적에 맞게 건설하려면 특성을 문서화해야 한다.

레골리스는 광물 모래, 석회암 우라늄, 라테라이트 니켈 광상과 같은 광물 매장지를 포함할 수 있다. 레골리스 특성, 특히 지구화학적 조성을 이해하는 것은 그 아래에 있는 광물 매장지에 대한 지구화학적 및 지구물리학적 탐사에 중요하다.[13][14] 레골리스는 또한 모래, 자갈, 쇄석, 석회 및 석고를 포함한 건축 자재의 중요한 원천이다.

레골리스는 대수층이 재충전되고 대수층 방전이 발생하는 구역이다. 충적 대수층과 같은 많은 대수층은 레골리스 내에서 완전히 발생한다. 레골리스의 조성은 염 및 산 생성 물질의 존재를 통해 물 조성에 강한 영향을 미칠 수 있다.

3. 2. 특징



지구의 레골리스[8][9][10]는 다음과 같은 하위 분류 및 구성 요소를 포함한다.

  • 토양 또는 페돌리스
  • 충적토 및 바람에 의한 운반, 빙하에 의한 운반, 해양 작용, 중력 흐름에 의한 운반 등을 포함한 기타 운반된 덮개
  • "사프로라이트"는 일반적으로 다음과 같이 구분된다.
  • * ''상부 사프로라이트'': 완전히 산화된 기반암
  • * ''하부 사프로라이트'': 화학적으로 환원된 부분적으로 풍화된 암석
  • * ''사프로크'': 풍화가 균열 가장자리에 국한된 균열된 기반암
  • 화산재와 용암류는 고화되지 않은 물질과 섞여 있다.
  • 경반은 토양, 사프로라이트 및 운반된 물질(예: 점토, 규산염, 산화철, 수산화산화물, 탄산염, 황산염)을 경화된 층으로 결합하여 풍화 및 침식에 강하게 형성된다.
  • 지하수 및 물에 의해 퇴적된 .
  • 생물군 및 생물군에서 파생된 유기물 구성 요소.


레골리스는 본질적으로 존재하지 않는 것에서 수백 미터의 두께까지 다양할 수 있다. 그 나이는 순간적(방금 퇴적된 화산재 낙하 또는 충적토의 경우)에서 수억 년(호주의 일부 지역에서는 선캄브리아 시대의 레골리스가 발생한다[11], 그러나 이것이 매몰되었다가 나중에 발굴되었을 수 있다[12])까지 다양할 수 있다.

지구의 레골리스는 풍화 및 생물학적 과정에서 유래한다. 레골리스의 최상부는 일반적으로 상당한 유기물을 포함하며, 더 일반적으로 토양이라고 한다. 레골리스의 존재는 대부분의 생명체에게 중요한 요소 중 하나인데, 소수의 식물만이 단단한 암석 위나 암석 내에서 자랄 수 있으며, 동물은 느슨한 물질 없이는 굴을 파거나 은신처를 지을 수 없기 때문이다.

레골리스는 건물, 도로 및 기타 토목 공사를 건설하는 엔지니어에게도 중요하다. 레골리스의 기계적 특성은 상당히 다양하며, 사용의 엄격함을 견딜 수 있도록 건설하려면 문서화해야 한다.

레골리스는 광물 모래, 석회암 우라늄, 라테라이트 니켈 광상과 같은 광물 매장지를 품을 수 있다. 레골리스 특성, 특히 지구화학적 조성을 이해하는 것은 그 아래에 있는 광물 매장지에 대한 지구화학적 및 지구물리학적 탐사에 중요하다.[13][14] 레골리스는 또한 모래, 자갈, 쇄석, 석회 및 석고를 포함한 건축 자재의 중요한 원천이다.

레골리스는 대수층이 재충전되고 대수층 방전이 발생하는 구역이다. 충적 대수층과 같은 많은 대수층은 레골리스 내에서 완전히 발생한다. 레골리스의 조성은 또한 염 및 산 생성 물질의 존재를 통해 물 조성에 강한 영향을 미칠 수 있다.

지구과학 일반 분야에서는 육지의 토양, 황토, 화산재나 암설, 풍화된 풍화물 등의 퇴적물을 가리키는 것으로 여겨지며, 또한 일본의 토목 시공 현장에서는 토양을 지칭하기도 한다. 천체의 지표면에 느슨하게 쌓인 암석 유래의 입자나 조각, 소천체의 충돌로 생성된 유리 조각, 먼지 등을 통칭한다.

4. 달의 레골리스

레골리스는 표면의 대부분을 덮고 있는 퇴적층이다. 매우 가파른 분화구 벽이나 용암 채널을 제외한 거의 모든 곳에서 발견된다. 달의 돌 중 특히 고운 사력이 레골리스에 해당하며, 달 기지 계획에서 , 산소의 공급원이나 건축 재료로서의 용도로도 고려되고 있다. 달 표면은 수 센티미터에서 수십 미터 두께의 레골리스로 덮여 있으며, 크레이터와 같이 젊은 지형일수록 얕다.

4. 1. 형성 과정



레골리스는 거의 전체 표면을 덮고 있으며, 암반은 매우 가파른 분화구 벽과 가끔 있는 용암 채널에서만 돌출되어 있다. 이 레골리스는 지난 46억 년 동안 크고 작은 유성체의 충돌, 끊임없는 미소 유성체의 폭격, 그리고 표면 암석을 분해하는 태양 및 은하 전하 입자로부터 형성되었다. 암석 침식으로 인한 레골리스 생산은 달의 암석 주변에 필렛이 쌓이는 결과를 초래할 수 있다.[15]

때로는 96000km/h보다 빠르게 이동하는 미소 유성체의 충돌은 먼지 입자를 녹이거나 부분적으로 증발시킬 만큼 충분한 열을 발생시킨다. 이러한 용융 및 재응고는 입자를 유리질의 톱니 모양 ''응집물''로 용접하며, 이는 지구에서 발견되는 텍타이트를 연상시킨다.[15]

레골리스는 일반적으로 바다 지역에서는 4m~5m 두께이고, 더 오래된 고지대 지역에서는 10m~15m이다.[16] 이 레골리스 아래에는 더 큰 충돌로 생성된 덩어리와 균열된 암반 영역이 있으며, 이를 종종 "메가레골리스"라고 부른다.

아폴로 15호 착륙 지점의 레골리스 밀도는 상위 30cm에 대해 평균 약 1.35 g/cm3이며, 깊이 60cm에서는 약 1.85g/cm3이다.[17]

달 토양의 다양한 원소의 상대적 농도


달 토양이라는 용어는 종종 "달 레골리스"와 같은 의미로 사용되지만, 일반적으로 레골리스 중 직경 1cm 이하의 입자로 구성된 더 미세한 부분을 지칭한다. 어떤 사람들은 토양은 유기물을 가지고 있어야 한다는 정의를 가지고 있는데, 달에는 유기물이 없으므로 "토양"이라는 용어가 달에 적용되는 것은 옳지 않다고 주장했다. 그러나 달 과학자들 사이에서는 그러한 구분을 무시한다. "달 먼지"는 일반적으로 달 토양보다 훨씬 더 미세한 물질, 즉 직경이 30마이크로미터 미만인 부분을 의미한다. 레골리스의 평균 화학적 조성은 달 토양의 원소 상대 농도로 추정할 수 있다.

달 레골리스의 물리적 및 광학적 특성은 우주 풍화를 통해 변하며, 이는 시간이 지남에 따라 레골리스를 어둡게 만들어 분출선이 희미해지고 사라지게 한다.

아폴로 달 착륙 프로그램 초기, 코넬 대학교의 토마스 골드는 레골리스 상층의 두꺼운 먼지층이 달 착륙선의 무게를 지탱하지 못하고 착륙선이 표면 아래로 가라앉을 수 있다는 우려를 제기했다. 그러나 조셉 베베르카는 골드가 덮고 있는 먼지의 깊이를 잘못 계산했다고 지적했다.[18] 그 먼지는 단지 몇 센티미터 두께에 불과했다. 실제로, 레골리스는 아폴로에 앞서 로봇 서베이어 우주선에 의해 상당히 굳건한 것으로 밝혀졌으며, 아폴로 착륙 동안 우주 비행사들은 종종 해머를 사용하여 코어 샘플링 도구를 삽입해야 했다.

4. 2. 특징

레골리스는 거의 전체 표면을 덮고 있으며, 암반은 매우 가파른 분화구 벽과 가끔 있는 용암 채널에서만 돌출되어 있다. 이 레골리스는 지난 46억 년 동안 크고 작은 유성체의 충돌, 끊임없는 미소 유성체의 폭격, 그리고 표면 암석을 분해하는 태양 및 은하 전하 입자로부터 형성되었다. 암석 침식으로 인한 레골리스 생산은 달의 암석 주변에 필렛이 쌓이는 결과를 초래할 수 있다.[15]

때로는 96000km/h보다 빠르게 이동하는 미소 유성체의 충돌은 먼지 입자를 녹이거나 부분적으로 증발시킬 만큼 충분한 열을 발생시킨다. 이러한 용융 및 재응고는 입자를 유리질의 톱니 모양 ''응집물''로 용접하며, 이는 지구에서 발견되는 텍타이트를 연상시킨다.[15]

레골리스는 일반적으로 바다 지역에서는 4m~5m 두께이고, 더 오래된 고지대 지역에서는 10m~15m이다.[16] 이 진정한 레골리스 아래에는 더 큰 충돌로 생성된 덩어리와 균열된 암반 영역이 있으며, 이를 종종 "메가레골리스"라고 부른다.

아폴로 15호 착륙 지점의 레골리스 밀도는 상위 30cm에 대해 평균 약 1.35 g/cm3이며, 깊이 60cm에서는 약 1.85g/cm3이다.[17]

달 토양이라는 용어는 종종 "달 레골리스"와 같은 의미로 사용되지만, 일반적으로 레골리스의 더 미세한 부분, 즉 직경 1cm 이하의 입자로 구성된 것을 지칭한다. 어떤 사람들은 토양은 유기물을 가지고 있어야 한다는 정의를 가지고 있는데, 달에는 유기물이 없으므로 "토양"이라는 용어가 달에 적용되는 것은 옳지 않다고 주장했다. 그러나 달 과학자들 사이의 표준적인 사용법은 그러한 구분을 무시한다. "달 먼지"는 일반적으로 달 토양보다 훨씬 더 미세한 물질, 즉 직경이 30마이크로미터 미만인 부분을 의미한다. 레골리스의 평균 화학적 조성은 달 토양의 원소 상대 농도로 추정할 수 있다.

달 레골리스의 물리적 및 광학적 특성은 우주 풍화로 알려진 과정을 통해 변하며, 이는 시간이 지남에 따라 레골리스를 어둡게 만들어 분출선이 희미해지고 사라지게 한다.

아폴로 달 착륙 프로그램의 초기 단계에서 코넬 대학교의 토마스 골드와 대통령 과학 자문 위원회의 일원은 레골리스 상층의 두꺼운 먼지층이 달 착륙선의 무게를 지탱하지 못하고 착륙선이 표면 아래로 가라앉을 수 있다는 우려를 제기했다. 그러나 (역시 코넬 출신인) 조셉 베베르카는 골드가 덮고 있는 먼지의 깊이를 잘못 계산했다고 지적했다.[18] 그 먼지는 단지 몇 센티미터 두께에 불과했다. 실제로, 레골리스는 아폴로에 앞서 로봇 서베이어 우주선에 의해 상당히 굳건한 것으로 밝혀졌으며, 아폴로 착륙 동안 우주 비행사들은 종종 해머를 사용하여 코어 샘플링 도구를 삽입해야 했다.

5. 화성의 레골리스

화성의 달 데이모스의 표면은 50m 두께로 추정되는 레골리스 층으로 덮여 있다. ''바이킹 2호'' 궤도선의 이미지는 30km 높이에서 촬영되었다.[1]

5. 1. 특징

화성은 광대한 모래와 먼지로 덮여 있으며, 표면에는 암석과 바위가 흩어져 있다. 이 먼지는 가끔 거대한 행성 전체를 뒤덮는 먼지 폭풍에 의해 흩날린다. 화성 먼지는 매우 미세하며, 대기 중에 충분히 떠다녀 하늘에 붉은빛을 띤다.

현재 시대에는 대기 밀도가 매우 낮아 화성의 바람에 의해 모래가 천천히 움직일 것으로 추정된다. 과거에는 골짜기와 강 계곡에 흐르는 액체 물이 화성 레골리스의 형태를 만들었을 수 있다. 화성 연구자들은 지하수 침식이 현재 시대에 화성 레골리스를 형성하고 있는지, 그리고 이산화탄소 수화물이 화성에 존재하여 역할을 하는지 연구하고 있다. 대량의 물과 이산화탄소 얼음이 화성의 적도 지역의 레골리스 내와 고위도 지역의 표면에 얼어붙어 있는 것으로 여겨진다.

6. 소행성의 레골리스

NEAR 슈메이커 우주선이 에로스 표면 250m 상공에서 착륙하면서 촬영한 이미지로, 가로 지역을 보여준다.


소행성은 유성체 충돌로 인해 생성된 레골리스를 가지고 있다. NEAR 슈메이커가 촬영한 에로스 표면의 마지막 이미지는 소행성 레골리스에 대한 최고의 이미지이다. 하야부사 임무 또한 중력이 낮아 레골리스가 발달, 유지될 수 없다고 생각되었던 작은 소행성에서 레골리스의 선명한 이미지를 반환했다. 21 루테티아는 북극 근처 알베도 변화와 관련된 산사태로 흘러내리는 레골리스 층을 가지고 있다.[19]

6. 1. 예시



소행성은 유성체 충돌로 인해 생성된 레골리스를 가지고 있다. NEAR 슈메이커 우주선이 촬영한 에로스 표면의 마지막 이미지는 소행성의 레골리스에 대한 최고의 이미지이다. 최근 일본의 하야부사 임무 또한 중력이 너무 낮아 레골리스가 발달하고 유지될 수 없다고 생각되었던 매우 작은 소행성에서 레골리스의 선명한 이미지를 반환했다. 소행성 21 루테티아는 북극 근처에 알베도 변화와 관련된 산사태로 흘러내리는 레골리스 층을 가지고 있다.[19]

7. 타이탄의 레골리스

토성의 가장 큰 위성인 타이탄에는 넓은 사구 지대가 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 이 사구를 형성하는 물질이 어디에서 왔는지는 아직 밝혀지지 않았다. 과학자들은 타이탄의 레골리스에 대해 연구하고 있다.

7. 1. 특징

토성의 가장 큰 위성타이탄은 넓은 사구 지대가 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 사구를 형성하는 물질이 어디에서 왔는지는 알려져 있지 않다. 이는 흐르는 메탄에 의해 침식된 작은 조각의 물 얼음이거나, 타이탄 대기에서 형성되어 표면에 떨어진 입자 형태의 유기물일 수 있다. 과학자들은 이 느슨한 얼음 물질을 다른 천체의 레골리스와 기계적으로 비슷하다는 이유로 '레골리스'라고 부르기 시작했다. 그러나 전통적으로, 그리고 어원학적으로 이 용어는 느슨한 층이 석영이나 사장석과 같은 광물 입자 또는 그러한 광물로 구성된 암석 조각으로 구성된 경우에만 적용된다. 얼음 입자의 느슨한 덮개는 의 형태로 지구에 나타날 때 레골리스와 다르게 행동하며, 입자가 녹고 압력이나 온도 변화가 조금만 있어도 융합하기 때문에 레골리스로 간주되지 않았다. 그러나 타이탄은 매우 추워서 얼음이 암석처럼 행동한다. 따라서 침식 및 풍성 및/또는 퇴적 과정을 갖춘 얼음-레골리스가 존재한다.

''호이겐스'' 탐사선은 착륙할 때 관입계를 사용하여 현지 레골리스의 기계적 특성을 분석했다. 표면 자체는 점토와 같은 "얇은 지각을 가지고 있고 상대적으로 균일한 일관성을 가진 구역"으로 보고되었다. 이후의 데이터 분석에 따르면 표면 일관성 판독은 ''호이겐스''가 착륙하면서 큰 조약돌을 밀어낸 것으로 보이며, 표면은 얼음 입자로 만들어진 '모래'로 더 잘 설명된다.[20] 탐사선 착륙 후 촬영된 사진은 조약돌로 덮인 평평한 평원을 보여준다. 물 얼음으로 만들어졌을 수 있는 조약돌은 다소 둥글며, 이는 유체가 작용한 것을 나타낼 수 있다.[21]

8. 월면 화분증 (Lunar Hay Fever)

월면 화분증(Lunar hay fever)은 아폴로 우주선 내로 유입된 레골리스에 의해 유발되는 알레르기성 비염과 유사한 재채기, 가려움증을 의미한다. 아폴로 17호의 승무원인 해리슨 슈미트에 의해 설명되었으며, 달 표면에 착륙한 12명 전원이 증상을 겪었다. 호흡기에 침투하여 발암 위험을 초래할 가능성이 지적된다.[23][24]

참조

[1] 백과사전 regolith https://web.archive.[...] Oxford University Press
[2] 사전 regolith
[3] 학술지 Extraterrestrial regolith. In Scott, K and Pain, C.F. (Eds) 2008
[4] 서적 Geomorphology: The Mechanics and Chemistry of Landscapes Cambridge University Press 2010
[5] 문서 regolith 어원
[6] 문서 r(h{{=}}gos, li/qos
[7] 서적 Rocks, rock-weathering and soils MacMillan Company 1897
[8] 서적 Regolith, soils and landforms John Wiley 1996
[9] 서적 Regolith geology and geomorphology J. Wiley 2001
[10] 서적 Regolith science CSIRO Pub 2009
[11] 서적 Ancient landforms Belhaven Press 1991
[12] 서적 Regolith Science Csiro Publishing 2022-05-24
[13] 간행물 Regolith Exploration Geochemistry in Arctic and Temperate Terrains Elsevier 1992
[14] 간행물 Regolith Exploration Geochemistry in Tropical and Subtropical Terrains Elsevier 1992
[15] 뉴스 Coping with a lunar dust-up http://seattletimes.[...] 2007-02-15
[16] 서적 Lunar Sourcebook: A User's Guide to the Moon https://archive.org/[...] Cambridge University Press 1991
[17] 웹사이트 Lunar Regolith http://web.utk.edu/~[...] University of Tennessee (Knoxville) 2013
[18] 뉴스 Thomas Gold, Astrophysicist And Innovator, Is Dead at 84 https://www.nytimes.[...] 2004-06-24
[19] 학술지 Images of Asteroid 21 Lutetia: A Remnant Planetesimal from the Early Solar System 2011
[20] 뉴스 Titan probe's pebble 'bash-down' http://news.bbc.co.u[...] BBC News 2005-04-10
[21] 웹사이트 New Images from the Huygens Probe: Shorelines and Channels, But an Apparently Dry Surface http://www.planetary[...] 2005-01-15
[22] 웹사이트 regolith https://eow.alc.co.j[...]
[23] 웹사이트 The toxic side of the Moon https://www.esa.int/[...] 2024-01-08
[24] 웹사이트 月面で宇宙服を洗濯するなら液体窒素が最適? レゴリス除去の有効性が判明 https://sorae.info/s[...] 2023-03-12



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