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남극 에이트켄 분지

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목차

1. 개요

남극 에이트켄 분지는 달 뒷면에 위치한 지름 약 2,500km, 깊이 약 13km의 거대한 충돌구이다. 1959년 루나 3호의 사진 촬영을 통해 존재가 처음 알려졌으며, 이후 루나 오비터 계획, 아폴로 계획, 클레멘타인 탐사선, 루나 프로스펙터 등의 임무를 통해 지형 및 구성, 기원 등에 대한 정보가 밝혀졌다. 달의 최저 지점이 위치하며, 달 내부 물질 연구에 중요한 단서가 될 것으로 여겨져 미래 달 탐사의 핵심 지역으로 주목받고 있다. 특히 섀클턴 크레이터와 같은 영구 음영 지역에 물이 존재할 가능성이 제기되어, 인류의 달 탐사 거점 후보로 꼽히고 있으며, 2024년 중국의 창어 6호가 달 뒷면 아폴로 분지에서 표본을 회수하는 데 성공했다.

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남극 에이트켄 분지
기본 정보
가구야 데이터에 기반한 남극-에이트켄 분지의 지형도. 빨간색은 높은 고도를 나타내고, 보라색은 낮은 고도를 나타낸다. 보라색과 회색의 타원형 고리는 분지의 내부 및 외부 벽을 나타낸다. (검은색 고리는 이미지의 오래된 인공물이다.)
가구야 데이터를 기반으로 한 남극-에이트켄 분지의 지형도.
위치남위 53도 서경 169도
크기
지름약 2500 km
깊이6.2 ~ 8.2 km
명칭
어원달의 남극 및 에이트켄 (크레이터)
지질학적 특징
특징무거운 폭격에서 살아남음: 남극-에이트켄 분지 표면의 고대 물질
형성 시기약 43억 3천 8백만 년 전
추가 정보중국의 창어 4호가 달 뒷면에서 역사적인 착륙을 했다.
특이 사항달 아래에서 발견된 거대하고 설명되지 않는 '덩어리'

2. 역사

1959년 소련의 루나 3호가 처음으로 달 뒷면 사진을 촬영하면서 남극 에이트켄 분지의 존재가 알려지기 시작했다. 1962년 초기 우주 탐사선 데이터를 통해 이 분지 인근에 거대한 충돌 지형이 존재할 가능성이 제기되었다. 1960년대 중반, 미국의 루나 오비터 계획으로 그 존재가 점차 명확해졌고, 아폴로 계획의 달 탐사 과정에서 널리 알려졌다.[24] 1978년 미국 지질 조사소 지질도에서 달 뒷면 남위 20도 부근에서 남극점 부근까지를 차지하는 직경 약 2,500km의 거대한 크레이터임이 밝혀졌다.[25] 1994년 클레멘타인 탐사선의 레이저 고도계로 이 분지의 거대한 충돌 지형이 더욱 뚜렷하게 나타났다.[26] 이 분지 이름은 미국의 천문학자 로버트 그랜트 에이트켄의 이름을 따서 명명된 에이트켄 크레이터에서 유래했다.

2. 1. 루나 오비터와 아폴로 계획

1959년 소련의 루나 3호 우주 탐사선이 달 뒷면 사진을 처음으로 촬영했고, 1962년 초기 우주 탐사선 데이터를 통해 남극 에이트켄 분지 근처에 거대한 충돌 지형이 있을 가능성이 제기되었다.[24] 1966-1967년 루나 오비터 계획의 광역 사진을 통해 지질학자들은 분지의 실제 크기를 파악했다. 아폴로 15호와 아폴로 16호 임무에서 얻은 레이저 고도계 데이터는 분지 북쪽이 매우 깊다는 것을 보여주었다.[10] 1978년 미국 지질 조사소가 공표한 지질도에서 남극 에이트켄 분지는 달 뒷면 남위 20도 부근에서 남극점 부근까지를 차지하는, 지름 약 2,500km의 태양계 최대 규모 크레이터임이 밝혀졌다.[25]

2. 2. 갈릴레오와 클레멘타인 탐사

1990년대에 ''갈릴레오''와 ''클레멘타인'' 우주선이 달을 방문하면서 분지에 대한 더 많은 정보가 밝혀졌다. 다중 분광 이미지를 통해 분지가 일반적인 달 고원보다 더 많은 FeO와 TiO2를 포함하고 있어,[12] 더 어두운 모습을 보인다는 것이 확인되었다. 클레멘타인 임무 동안 촬영된 고도계 데이터와 스테레오 이미지 쌍을 분석하여 분지의 지형을 전체적으로 맵핑하였다.

2. 3. 루나 프로스펙터

루나 프로스펙터 임무에 탑재된 감마선 분광계에서 얻은 데이터를 분석하여 남극 에이트켄 분지의 조성을 더 자세히 제한할 수 있었다.

3. 지형 및 물리적 특징

남극 에이트켄 분지는 지름 약 2,500km, 깊이 약 13km에 달하는 거대한 크레이터이다. 일본의 달 탐사선 가구야의 관측에 따르면, 달의 평균 반지름에서 가장 낮은 지점은 남극 에이트켄 분지 안에 있는 안토니아디 크레이터 내 소 크레이터 바닥이며, 평균 반지름에서 9.06km 낮다. 달의 최고 지점은 남극 에이트켄 분지의 북쪽에 위치한 고지에 있으며, 달의 평균 반지름에서 10.75km 높다.[27]

분지 형성 후, 충돌한 소행성에 의해 분지 내에는 많은 크레이터가 생겨났으며, 현재는 형성 당시의 형태가 무너져 있다.[28]

갈릴레오 (우주선), 클레멘타인 (우주선), 루나 프로스펙터 임무에서 추정된 분지의 구성은 전형적인 고지대 지역과 다른 것으로 보인다. 궤도 데이터는 분지 바닥이 철, 티타늄, 토륨의 함량이 약간 높다는 것을 나타낸다. 광물학적 측면에서 볼 때, 분지 바닥은 대부분 사문암인 주변 고지대보다 단사휘석과 사방휘석이 훨씬 풍부하다.[14]

3. 1. 지각 구성

남극 에이트켄 분지에서는 사장석 등으로 구성된 달 상부 지각이 거의 없고, 밀도가 높은 지각이 존재한다는 것이 밝혀졌다.[29] 가구야 탐사선의 관측 결과, 남극 에이트켄 분지 내 큰 크레이터 내부는 사방휘석으로 구성되어 있으며, 분지 지하에는 초고철질 광물에 의한 균질한 지층이 형성되어 있음을 나타낸다. 이는 남극 에이트켄 분지가 지름 200km 이상인 큰 천체가 충돌하여 상부 지각이 뜯겨나가고, 지각 아래에 있던 맨틀을 녹여 지름 1000km 이상의 용암 바다가 형성되었음을 시사하는 것으로 여겨진다.[30]

남극 에이트켄 분지 주변에는 감람석이 많은 지역이 발견되었는데, 이 역시 거대 천체의 충돌로 인해 달 지하 약 100km 부근에 있던 맨틀 물질이 파헤쳐진 것을 나타낸다고 생각된다.[31] 이는 달의 앞면에 많은 바다 주변과 유사하다.

클레멘타인 탐사선 관측에 따르면, 달 앞면의 비의 바다와 폭풍의 대양에서 보이는 토륨의 집적은 남극 에이트켄 분지에서는 두드러지게 나타나지 않는다. 다만, 클레멘타인 탐사선은 남극 에이트켄 분지 내 일부에서 토륨 농도가 약간 높은 곳을 발견했는데,[32] 이는 비의 바다와 폭풍의 대양 반대편에 해당하는 곳에, 이들이 형성될 때 방출된 물질이 집적된 것으로 추정된다.

비의 바다와 폭풍의 대양은 남극 에이트켄 분지와 마찬가지로 거대 천체 충돌로 생성된 지형으로 여겨지지만, 토륨 농집 상황의 차이는 달 앞면과 뒷면의 지각 형성 과정에 차이가 있었음을 시사한다.[33]

3. 2. 자기장

일본의 달 탐사선 가구야의 탐사 결과에 따르면, 달 표면에 국소적으로 분포하는 약한 자기장이 있는 지역 중에서 남극 에이트켄 분지가 가장 강한 자기장이 존재하는 곳이다. 그 결과, 남극 에이트켄 분지 상공에는 약한 자기권이 있으며, 태양풍과의 상호 작용으로 낮 동안 남극 에이트켄 분지에서 상공을 향해 고속의 이온 바람이 불어오는 것이 관측되었다.[34]

4. 기원

수직에 가까운 충돌 시뮬레이션에서는 운석이 표면 아래 200km 깊이에서 맨틀 물질을 대량으로 굴착했을 것으로 예측했다. 그러나 현재까지의 관측 결과는 이러한 맨틀 구성을 지지하지 않는다.[20] 지각 두께 지도에서는 분지 바닥 아래에 약 10km의 지각 물질이 존재하는 것으로 나타난다.[20]

일부 과학자들은 남극 에이트켄 분지가 전형적인 고속 충돌이 아니라, 직경 약 200km의 저속 투사체(직경 10km의 칙술루브 충돌체와 비교)가 낮은 각도(약 30도 이하)로 충돌하여 형성되었을 가능성을 제시한다.[20] 이러한 주장의 증거는 분지 가장자리의 북동쪽에 있는 높은 고도에서 찾을 수 있는데, 이는 그러한 사각 충돌의 사출물일 수 있다.[20] 충돌 이론은 달의 자기 이상 현상을 설명할 수 있다고 한다.[20]

5. 미래 탐사 계획

거대 천체 충돌로 형성된 남극 에이트켄 분지는 달 내부 깊숙한 곳의 물질이 드러났을 것으로 여겨져, 달 및 태양계 지질학적으로 큰 관심을 받는 곳이다. 지구에서 직접 볼 수 없는 달 뒷면에 있다는 단점에도 불구하고, 미래 달 탐사에서 중요한 대상으로 여겨지고 있다.[35]

5. 1. 섀클턴 크레이터와 영구 음영 지역

섀클턴 크레이터 등 남극 에이트켄 분지 내에서 남극점에 가까운 크레이터 내부에는 햇빛이 닿지 않는 영구 음영 지역이 존재하며, 그곳에는 물이 존재할 것으로 생각되어[36], 인류의 달 탐사 거점 중 하나가 될 것으로 기대되고 있다.

5. 2. 루나 아웃포스트 (NASA)

2006년 NASA의 달 전초기지 가상도


2006년 12월 4일, NASA의 더그 쿠크(Doug Cooke)는 달 남극 근처 아이트켄 분지에 루나 아웃포스트를 설치할 계획이라고 발표했다.[37]

전초기지는 아이트켄 분지의 섀클턴 크레이터에 설치될 예정이다. 이곳은 하루에 75-80%의 시간동안 그늘이 지는 곳으로서, 인간이 거주하기에 적절한 환경을 갖고 있다. 그늘은 워싱턴의 내셔널 몰 면적인 1.25km2 정도이다. 크레이터의 이름은 영국의 대표적인 남극 탐험가인 어니스트 섀클턴(1874~1922) 경(Sir. Ernest Shackleton)의 이름을 딴 것이다.

인도가 발사한 찬드라얀 달탐사선은 전초기지의 정확한 위치를 확정하는데 도움을 주었다. 또 다른 후보지로는 달 북극의 피어리 크레이터와 달 남극의 마라페트 크레이터가 고려되고 있다.[37]

2003년 3월 달탐사 무인우주선이 보내온 자료를 통해 나사는 아이트켄 분지에서, 사우디아라비아 전체 매장량의 1000배인 270조 배럴 유전을 발견했다고 발표했다. 이는 미국이 앞으로 100년간 소비할 에너지의 양이다. 미국은 2004년 1월부터 유인탐사선을 보내 원유의 경제성을 조사할 계획이었다.(후속기사 및 출처필요)[38]

NASA는 2019년부터 2024년까지 5년 동안 달 전초기지를 건설할 계획이었다. 미국 의회는 달 전초기지 이름을 "닐 A. 암스트롱 루나 아웃포스트"라고 정했다.[37]

5. 3. 창어 4호와 6호 (중국)

창어 4호는 에이트켄 분지에 착륙할 계획이었다.

2018년 12월 8일 오전 3시 30분경(한국 시간) 중국 쓰촨성 시창위성발사센터에서 CZ-3B 발사체에 실려 발사되었다. 2024년 5월 3일, 중국은 창어 6호를 발사하여 달의 뒷면 아폴로 분지에서 최초로 달 표본을 회수했다.[15] 이는 중국의 두 번째 달 표본 회수 임무로, 첫 번째는 4년 전 달 앞면에서 창어 5호가 성공한 것이다.[16] 창어 6호는 달 표면에서 적외선 분광법을 수행하고, 달 표면에 있는 창어 6호 착륙선을 촬영하기 위해 ''진찬''이라는 로버를 탑재했다.[17] 2024년 6월 1일, 창어 6호의 착륙선-상승선-로버 조합은 궤도선 및 귀환선과 분리되어 22시 23분(UTC)에 달 표면에 착륙했다.[18][19] 2024년 6월 3일 23시 38분(UTC), 상승선은 착륙선이 채취한 표본을 싣고 달 궤도로 발사되었으며, 이후 달 궤도에서 로봇과의 만남 및 도킹을 완료했다. 표본 용기는 귀환선으로 옮겨졌고, 귀환선은 2024년 6월 25일 내몽골 자치구에 착륙하여 중국의 달 뒷면 표본 회수 임무를 완료했다.

참조

[1] 논문 Surviving the heavy bombardment: Ancient material at the surface of South Pole-Aitken Basin 2004-05-05
[2] 논문 Geologic History of the Northern Portion of the South Pole-Aitken Basin on the Moon 2018-10
[3] 논문 High-precision U–Pb zircon dating identifies a major magmatic event on the Moon at 4.338 Ga https://www.science.[...] 2024-07-24
[4] 논문 Evidence of a 4.33 billion year age for the Moon’s South Pole–Aitken basin https://www.nature.c[...] 2024-10-16
[5] 뉴스 Chang'e 4 landing: China probe makes historic touchdown on far side of the moon https://www.theguard[...] 2019-01-03
[6] 간행물 China's Journey to the Lunar Far Side: A Missed Opportunity? https://www.airspace[...] Air & Space Smithsonian 2017-06-14
[7] 논문 Deep Structure of the Lunar South Pole-Aitken Basin
[8] 뉴스 Huge, unexplained 'mass' spotted under the Moon https://www.independ[...] 2019-06-10
[9] 웹사이트 China's Chang'e-6 probe arrives at spaceport for first-ever lunar far side sample mission https://spacenews.co[...] 2024-01-10
[10] 논문 Apollo laser altimetry and inferences as to lunar structure 1974
[11] 논문 Geologic map of the central far side of the Moon http://www.lpi.usra.[...] 1978
[12] 웹사이트 The Biggest Hole in the Solar System http://www.psrd.hawa[...] University of Hawaii 2023-02-05
[13] 웹사이트 The Moon's Highs and Lows https://moonsummits.[...]
[14] 논문 Understanding the lunar surface and space-Moon interactions 2006
[15] 트윗 China's Chang'e-6 sample return mission (a first ever lunar far side sample-return) is scheduled to launch in May 2024, and expected to take 53 days from launch to return module touchdown. Targeting southern area of Apollo basin (~43º S, 154º W) 2023-04-25
[16] 웹사이트 China's Chang'e-6 probe arrives at spaceport for first-ever lunar far side sample mission https://spacenews.co[...] 2024-01-10
[17] 웹사이트 China's Chang'e-6 is carrying a surprise rover to the moon https://spacenews.co[...] 2024-05-06
[18] 웹사이트 Chang'e-6 lands on far side of the moon to collect unique lunar samples https://spacenews.co[...] 2024-06-01
[19] 트윗 落月时刻 2024-06-02 06:23:15.861
[20] 논문 An impactor origin for lunar magnetic anomalies 2012
[21] 서적 "かぐや」が見た月の600日" 日経サイエンス 2009
[22] 문서 南極エイトケン盆地
[23] 문서 英語版의 수치
[24] 논문 Apollo laser altimetry and inferences as to lunar structure 1974
[25] 논문 Geologic map of the central far side of the Moon 1978
[26] 서적 月の謎を解く探査機「かぐや」 日経サイエンス 2009
[27] 서적 "月のかぐや" 2009
[28] 서적 月の謎を解く探査機「かぐや」 日経サイエンス 2009
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[31] 웹사이트 月周回衛星「かぐや（SELENE）」が明らかにした月内部からのカンラン石の全球表面分布とその起源 https://www.jaxa.jp/[...] 宇宙航空研究開発機構 2010-07-05
[32] 서적 異星の踏査-｢アポロ」から「はやぶさ」へ展図録 2007
[33] 서적 異星の踏査-｢アポロ」から「はやぶさ」へ展図録 2007
[34] 서적 "「かぐや」が見た月の600日" 日経サイエンス 2009
[35] 웹사이트 ISASニュースNo.274 太陽系形成の歴史を探る 次期月探査計画 https://www.isas.jax[...] JAXA宇宙科学研究本部 2004-01
[36] 뉴스 LCROSS Impact Data Indicates Water on Moon http://www.nasa.gov/[...] NASA 2009-11-13
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