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NASA 우주인 달에 있는 재료로 물 만들어 쓴다

송고시간2019-02-21 10:57

물 성분 '수산기' 분자 형성 화학적 과정 입증

[NASA 제공]

[NASA 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 달 상주를 추진 중인 미국항공우주국(NASA)이 달에 있는 재료만으로 물을 만들어 쓸 수 있는 화학적 과정의 일부를 입증했다.

21일 NASA에 따르면 고다드우주비행센터의 물리학자 오렌탈 터커 박사는 달에서 물의 성분인 수산기(水酸基) 분자가 만들어지는 화학적 과정에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 공개했다.

우선 태양에서 전하를 가진 하전입자를 대규모로 방출하는 이른바 태양풍이 초속 450㎞로 달 표면에 도달하면 이 중 양성자가 달에 있던 전자와 상호작용하며 수소(H) 원자를 만든다. 이 수소 원자는 달의 토양을 구성하는 이산화규소(실리카·SIO₂)나 표토의 기타 분자가 갖고 있던 산소(O)와 결합해 물의 주요한 구성 성분인 수산기(OH) 분자를 형성하는 것으로 나타났다.

태양풍은 또 달의 토양을 구성하는 주요 성분인 규소와 철, 산소 원자의 결합력을 와해시켜 산소 원자가 표면으로 흘러든 수소 원자와 결합하게 하는 작용도 하는 것으로 분석됐다.

달에서 물의 성분인 수산기가 만들어지는 과정
달에서 물의 성분인 수산기가 만들어지는 과정

달 표면에 지속적으로 쏟아지는 태양풍(상단박스) 속의 양성자(+)가 전자(e-)와 결합해 수소(H)를 만들고(왼족 하단 박스), 태양풍으로 결합력이 느슨해온 이산화규소(SIO₂)의 산소(O) 원자와 결합해 물의 성분인 수산기(OH)를 만든다 [NASA/조앤나 웬델 제공]

그러나 수산기 분자에서 어떻게 물을 만들지는 더 연구가 필요한 것으로 지적됐다.

달에 수소나 수산기 등 물의 성분은 물론 얼음 형태의 물이 존재한다는 것은 딥임팩트나 찬드라얀-1호 등을 통해 이미 확인된 사실이다. 그러나 물이나 물의 성분이 어떻게 생겨나 얼마나 있는지는 여전히 연구대상이 돼왔다.

혜성 충돌에 따른 화학작용의 결과라는 주장과 태양풍이 시발점이라는 설이 맞서왔는데 이번 시뮬레이션 결과는 후자 쪽에 무게를 싣는 것이다.

이번 연구는 또 그간 달에서 측정된 수소의 양이 지역별로 차이를 보이는 이유도 규명했다. 달의 적도처럼 온도가 높은 곳에서는 수소가 태양 에너지를 받아 외기권으로 빠르게 빠져나가 덜 축적되는 반면 기온이 낮은 극지 인근에서는 그 반대로 외기권으로 빠져나가는 속도가 느려 더 많은 수소가 존재하게 되는 것으로 나타났다.

터커 박사는 우주인을 달에 보내 상주시키려면 달에 얼마만큼의 물과 물 성분이 있는지를 이해하는 것이 중요하다고 강조했다. 달에서 수소의 역학을 이해함으로써 "어디에서 구할 수 있는지를 알게됐다"고 덧붙였다.

고다드센터의 플라스마 물리학자 윌리엄 패럴 박사는 "우주의 모든 암석은 태양풍에 노출된 뒤에 물을 만들 수 있는 잠재력을 갖게 된다"고 이번 연구결과에 대해 확대된 의미를 부여했다. 태양풍은 태양계 끝까지 뻗어나가며, 암석에서 작은 먼지 알갱이에 이르기까지 이산화규소 성분을 가진 것이라면 잠재적으로 수산기를 형성해 물을 만들 수 있는 화학 공장이 될 수 있다는 것이다.

eomns@yna.co.kr

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