원시행성 테이아가 지구에 남긴 흔적

지구과학에 대한 소식을 전해 드리려고 하는데요.

45억년, 지구가 막 생성된 시기에, 원시 행성 '테이아'와 충돌이 있었다고 합니다.

충돌 후 잔해가 달이 되었고, 이 지구에도 흔적을 남겼다고 하는데요.

이 재밌고 짱 신기한 정보를 알려 드립니다.

지구와 충돌한 원시 행성

지구와 충돌하여 달을 형성한 원시 행성이 아직도 지구 깊숙한 곳에 숨어있다는 연구 결과가 발표되었습니다.

충돌 후 원시 행성의 일부가 지구 맨틀로 가라앉았다는 것입니다. 과학자들은 이를 지구와 달의 형성 이론에 대한 새로운 증거로 평가하고 있습니다.

미국 캘리포니아 공대의 첸 위안(Qian Yuan) 박사 연구팀은 최근 국제 학술지 '네이처'에 "컴퓨터 시뮬레이션을 통해 2900㎞ 깊이의 맨틀에서 원시 지구와 충돌한 행성의 잔해로 보이는 지역을 발견했다"고 발표하였습니다.

지금까지 많은 과학자들은 45억 년 전 화성 크기의 원시 행성인 테이아(Theia)가 초기의 지구와 충돌하여 달이 형성되었다고 생각하였습니다.

그 충돌로 인해 발생한 파편들이 모여 달이 되었다는 것입니다.

당시의 지구는 지금의 지구 크기의 약 85%에 불과하였습니다. 하지만 테이아의 존재에 대한 직접적인 증거는 아직 발견되지 않았습니다.

연구팀은 지구 맨틀에 있는 '대형 저전단파속도 지역(Large low-shear-velocity provinces, LLSVP)'에 주목하였습니다.

LLSVP는 지구에서 크고 무거운 암석층으로, 그 두께는 최대 1000㎞에 달하며, 크기는 대륙만큼이나 넓습니다.

지진학자들은 이 지역에서 S파 속도가 다른 곳보다 느려지는 것을 관측하였습니다.

전단파는 지진파 중 S파를 의미합니다. 지진파는 P파와 S파로 구분됩니다. P파는 액체와 고체를 통과하는 종파이며, S파는 고체만을 통과하는 횡파입니다.

과학자들은 이 지진파를 분석하여 지구 내부의 구조를 확인하였습니다. 이 결과 지구는 지각, 맨틀, 외핵, 내핵이라는 구조로 나뉘어진 것으로 확인되었습니다.

첸 박사 연구팀은 약 2900㎞ 깊이의 LLSVP에서 S파의 속도가 비정상적으로 느린 것을 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석하였습니다. 이 연구를 통해 그 지역의 물질은 주변 맨틀보다 밀도가 높다는 것을 알게 되었습니다.

연구팀은 이 고밀도 물질이 원시 지구와 테이아의 충돌 후에 남은 테이아의 맨틀 물질의 흔적이라고 분석하였습니다.

첸 박사는 "밀도가 더 높기 때문에 45억 년 동안 지구의 핵과 맨틀 경계에 머무를 수 있었다"고 설명하였습니다.

테이아 이론은 약 45억 년 전에 화성 크기의 원시 행성인 '테이아(Theia)'가 아직 형성 중이던 지구와 충돌했을 때 그 결과로 달이 형성되었다는 이론입니다.

이론의 배경:

달과 지구의 유사성: 달의 바위 샘플과 지구의 바위는 많은 유사성을 보입니다. 특히, 두 천체의 산소 동위원소의 비율은 거의 동일하며, 이는 두 천체가 같은 지역에서 형성되었거나 서로 크게 섞였음을 나타냅니다.

달의 낮은 철 함량: 달의 핵은 지구의 핵에 비해 상대적으로 철이 적습니다. 이는 달이 형성될 때 지구의 외부 부분에서 주로 재료를 얻었음을 시사합니다.

달의 크기와 지구의 기울기: 달이 지구 근처에서 형성되었을 때의 거대한 충돌은 지구의 기울기를 현재의 약 23.5도로 바꿀 수 있습니다.

충돌 시나리오:

테이아와 지구의 충돌은 거대했을 것으로 추정됩니다. 이 충돌로 인해 테이아와 지구의 외부 부분은 우주 공간으로 분산되었고, 이러한 파편들이 시간이 지나면서 서로 결합하여 달을 형성하게 되었습니다. 테이아의 핵은 지구로 떨어져 지구의 핵과 결합되었을 것으로 추정됩니다.

이론의 중요성:

테이아 이론은 지구와 달의 형성 및 초기 역사에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다. 또한 이 이론은 지구의 초기 조건과 지구가 어떻게 생명을 지탱할 수 있는 환경을 갖게 되었는지에 대한 이해를 도와줍니다.

최근의 연구:

최근에는 지구의 내부에서 테이아의 잔해를 찾을 수 있다는 증거가 제시되었습니다. 특히, 지구 맨틀의 깊은 부분에 위치한 두 개의 대형 저전단파속도 지역(LLSVP)이 테이아의 잔해일 수 있음이 제안되었습니다.

그러나 아직까지 테이아의 존재에 대한 확실한 증거는 발견되지 않았습니다. 이론은 지속적인 연구와 관측을 통해 더 발전되고 있습니다.