일반인들은 별로 눈치를 못챘을 수도 있지만 달은 태양계 내에서 행성의 위성으로는 너무 크다는 사실이다. 

과학자들은 행성 주위를 도는 성체를 ‘위성’이라고 부르는데 태양계 중에 비교적 큰 행성은 모두 위성을 가지고 있다. 

9대 행성 중 어떤 행성은 매우 큰데 예를 들면 목성, 토성 등이다. 

그들도 위성을 갖고 있지만 그들의 위성은 직경이 모성에 비해 흔히 매우 작아 단지 수백 분의 일밖에 안된다. 

그러므로 달과 같이 그렇게 큰 위성은 태양계에서는 매우 특수하다. 

달의 직경은 지구 직경의 27%이나 기타 행성의 천연 위성의 직경은 일반적으로 모두 그 모성(母星)의 5%를 넘지 않는다. 

예를 들면 화성은 직경이 6,787km로서 두 개의 위성이 있다. 큰 것의 직경은 23km로 화성의 0.34%이다. 

목성은 직경이 142,800 km로서 13개의 위성이 있다. 제일 큰 것의 직경은 5,000km로 목성의 3.5%이다. 

토성은 직경이 120,000km로 23개의 위성이 있다. 제일 큰 것의 직경은 4,500km로 토성의 3.75%이다. 

유 일하게 큰 위성을 가진 것이 명왕성인데 이 행성은 1930년에 처음 발견되었으며 자신의 크기에 반 정도나 되는 샤론이라는 위성이 있으나 샤론은 명왕성에서 20,000 km 밖에 안 떨어져 동행하고 있으므로 지구에서 보면 하나로 보이기 때문에 1978년에 와서야 발견된 위성이다. 샤론의 크기가 명왕성과 매우 비슷하고 조성과 구조도 비슷한 것으로 알려져 샤론을 위성이라기 보다는 명왕성과 샤론은 이중 행성, 또는 샤론을 명왕성의 동반성이라고 부르는 사람도 있다. 또한 명왕성은 공전 궤도가 지구의 공전궤도에 비해 17도나 기울어져 있는 특별한 행성이다.

1. 지구에 비해 더 오래된 암석

1969년 아폴로 우주선이 달에 착륙한 후 과학자들은 단지 달을 멀리서 쳐다보고 있지만 않았고 우주인이 달의 표면에서 채취한 암석표본을 많은 기기들로 검사하여 달의 구조에 대해 더욱 많고 깊은 수치를 수집하고 분석을 하였다.

먼저 달에서 채집해 온 암석에 대한 연대 분석을 하였는데 달의 암석이 지구의 암석보다 더욱 오래된 것임을 발견하였다. 통계에 의하면 달의 99%의 암석은 지구의 오래된 암석의 90% 보다 연령을 초과하였는데 계산해보니 연대는 43억년 내지 46억년이었다.

게다가 달 표면의 토양에 대해 분석할 때 그것의 연대는 더욱 오래되어 어떤 것은 달의 암석보다 십억 년 더 전의 것이었다. 흙은 대체로 암석이 부서져서 생기는 것인데 어떻게 흙의 연대가 암석의 연대보다도 더 오래된 것일까? 현재 과학자들은 태양계의 형성시간이 대체로 50억년 좌우라고 보는데 왜 달 표면의 암석이나 토양이 이렇게 오래된 역사를 가지고 있는가? 

전문가들조차도 해석하기 어려운 문제이다.

 

2. 달 지진 실험은 달의 속이 비었다는 것을 나타낸다

달의 내부 구조를 가장 잘 알 수 있는 방법은 바로 달의 지진 실험이다.  

당 시 아폴로 우주인들은 일부러 작은 폭발물을 터뜨려 지진파를 재기도 했지만 가장 확실한 것은 지구로 귀환하기 전, 달착륙선을 달에 버릴 때 생기는 지진을 측정하는 것이었다. 미국 중부 표준시간으로 1969년 11월 20일 4시 15분 아폴로 12호 우주비행사가 지구로 귀환하기 전 달착륙선을 달의 표면에 떨어뜨림에 따라 월진이 발생하였는데 이 때 달에 설치한 월진계가 나타내기를 달은 "흔들리기"를 55분 이상이나 하였다. 진동은 작던 데로부터 점차적으로 크게 변하였고 강도의 크기는 최대로 약 8분간 지속되었으며 진폭은 점차적으로 약해졌다가 없어졌다. 이 과정이 약 1시간 지속 되었고 "여음이 오래도록 맴돌았으며" 오래도록 끊어지질 않았다.

지진연구소의 책임자 머리스 윈커는 텔레비전 프로 중에서 사람을 놀라게 하는 이 사실을 언급할 때 직관적으로 이런 진동을 묘사한다면 마치 교당의 큰 종을 울리는 것과 같다고 말하였다. 또한 다른 천체의 지진과는 달리 진동 파장은 오직 진동 중심에서 사방으로 전파될 뿐(L 파) 고체로만 전달되는 S 파가 없었다. 다시 말하면 지진파는 달 내부에로는 전파되지 않았다는 것이다. 

이것은 마치 하나의 완전히 속이 빈 구체에서 발생한 것과 같았다.

더욱 더 심한 것은 1970년 4월 11일 출발한 Apollo 13호의 경우인데 4월 14일 두번째 추진 로켓을 달에 버릴 때 Apollo 12호에서 설치한 월진계에서 137 킬로미터 떨어진 곳에 부딪혔는데 진동이 무려 3시간 20분이나 지속되었고 너무나 강해 지상관제소에서는 지진계기 기록계의 감도를 낮추어야만 하였다.  Apollo 14의 경우 약 한시간 반 동안 울렸다고 기록되어 있다.

이 예는 우리가 하나의 속이 빈 종을 칠 때와 마찬가지로 웅웅 하는 소리를 내며 지속적으로 진동한다.  그러나 속이 꽉찬 철구를 치게 되면 단지 잠깐의 진동만 유지되며 얼마 안가서 바로 정지한다. 이렇게 진동이 지속하는 현상은 과학자들로 하여금 달의 내부가 빈것인가 아닌가 하는 생각을 하기 시작하게끔 하였다.

▲ 속이 빈 종을 칠 때는 웅웅거리는 소리와 함께 오래 지속한다

 

▲ 속이 찬 구슬은 때리면 소리가 얼마안가 멈춘다

 

이외에도 속이 찬 물건은 충격을 받을 때 두 종의 음파를 측정할 수 있다. 하나는 종파이고 하나는 표면파이다. 그러나 속이 빈 물체는 단지 표면파만 측정된다. 종파는 일종의 관통하는 파로서 물체를 통과할수 있어 물체의 표면으로부터 물체의 중심을 통과하여 반대편으로 도달한다. ‘표면파’는 그 이름과 마찬가지로 극히 얕은 부분에만 전달된다. 그러나 달에 설치된 지진계에는 장시간의 기록을 보아도 종파는 기록되지 않았고 전부 표면파 뿐이었다. 이러한 현상에 근거하여 과학자들은 매우 놀란 발견을 하였는데 바로 달의 속은 비어야 한다는 것이었다!

▲ 빈공과 속이찬공이 충격을 받았을 때의 실험. 얼 지진계가 장시간 기록하기는 모두 표면파만 기록하였다. 좌우 그림이 보여주는 것은 달의 내부가 비어야 한다는 것이다。

 

《"아폴로" 16호와 달 표면》 보고서에서는 달의 진동 연구를 통하여 달 외각 내부에 하나의 64㎞ 두께의 단단한 층이 있다고 하였다. 과학자들은 40㎞ 심도에서의 진동 전파 속도는 매초에 9.6㎞로서 이는 암석에서는 도달할 수 없고 오직 금속 혹은 금속질 암석, 예를 들어 철운석만이 비로소 이러한 전파 속도에 도달할 수 있다고 한다. 진동이 달 내부에서의 전파 속도와 진동이 금속 중에서의 전파 속도는 일치한 것으로 과학자들은 달 내부에 금속 각질 외각이 존재하며 아울러 각질 외각 위에는 16-32㎞ 두께의 성긴 돌층이 깔려 있다고 추측하였다. 우드(Bill Wood) 박사 등 과학자들은 이 성긴 층은 몇 억 년의 시간에 운석과 소행성, 혜성이 몇 차례 맹렬히 충돌한 후 점차적으로 형성된 암석층이라고 하였다. 달이 보여주고 있는 현상과 월진에 관한 연구 결과에 근거하여 우리는 능히 달 내부에 하나의 두꺼운 금속층이 존재한다는 것을 확신할 수 있으며 아울러 외각층 위에 덮힌 성긴 층의 두께는 16-100㎞의 두꺼운 먼지(돌)층으로 되었으며 금속층 내부는 거대한 텅빈 중심부로 구성되었다고 상상할 수 있다. 사실은 미국 항공 우주 과학자들은 얻어진 모든 자료에 근거하여 형형색색의 달 모형을 제작하였다. 그 중 하나가 바로 티타늄으로 구성된 속이 빈 구체이다.

아울러 달의 자기장 또한 이 점을 보여준다. 지구 자기장 강도는 0.35 에르스텟과 0.7 에르스텟 안에 있다. 운석의 남은 자기장으로 일반적인 다른 천체의 자기장 강도를 추측하여 보면 0.59 에르스텟이다. 이것은 모든 천연 천체는 모두 자기장을 가지고 있으며 또한 지구와 마찬가지로 속이 비지 않은 것이다. 그러나 달은 도리어 완전히 다르다. "아폴로" 우주비행선이 채집하여 온 달 암석 표본 및 달 표면 자기장에 대한 직접적인 측정에 근거하여 보면, 달 주위 자기장 강도는 지구 자기장 강도의 1/1000도 되지 않아 달에는 거의 자기장이 존재하지 않는다. 그의 내부는 지구처럼 내핵이 없으며 그 내부는 빈 것이라고 볼수 있다.

 

 

3. 금속 껍질을 가진 달

당신은 알아차렸는지 모르지만 보통 때 달을 보면 하나의 검은 그림자가 있다. 

이것이 과학자가 말하는 어두운 곳이다.  

그 때 우주인들이 그곳에서 전기드릴을 가지고 거기에 구멍을 뚫을 때 매우 힘든 것을 발견하였다. 장시간 동안 뚫었으나 단지 조금밖에 뚫지 못하였다. 이것이 괴상한 것이었다. 성체의 표면은 당연히 토양과 암석으로 구성되어야 하는 것이 아닌가? 비록 어떤 곳은 단단하더라도 드릴이 들어가지 않는다니! 이 구역의 지표면 성분을 자세히 분석해보니 대부분이 단단한 금속 성분이었다. 바로 우주선을 만드는데 쓰이는 티타늄 금속이었다. 어쩐지 단단하더라니! 그러므로 달의 전체적인 구조는 바로 마치 속이 빈 금속구 같은 것이다. 월진 실험에서 얻은 결과로부터 보면 달의 금속층은 지핵(地核)의 금속체 성분과 유사하다는 것을 능히 알 수 있다. 여러분 알다시피 지핵의 밀도는 고밀도의 철운석과 비슷하여 9.98-12.5g/㎤ 가 되기 때문에 주로 철•니켈•티타늄 등 금속으로 조성되어 있다. 과학자들은 우주인이 갖고 온 380㎏ 달 토양 표본을 분석한 후 순수한 철과 순수한 티타늄이 함유된 것을 발견하였다. 순수한 티타늄의 존재는 사람이 만든 금속 외각이라는 것을 나타낸다. 

 

이 발견은 장시간 동안 전문가들이 해답하지 못하도록 곤혹스럽게 하였다. 또한 달 표면의 운석구덩이가 매우 많은데 더 이상한 것은 이 구덩이는 상당히 얕았다. 과학자들이 추산하기는 하나의 직경이 16 킬로미터짜리 소행성이 매시 5만 킬로의 속도로 지구에 부딪힌다면 직경의 4~5배 깊이의 큰 구덩이를 조성하게 된다. 다시 말하면 64 내지 80 킬로미터의 깊이가 되는 것이다. 하지만 달 표면의 가장 깊은 곳은 가가린 크레이터(Gagarin Crater)인데 그것의 직경은 무려 300 킬로미터나 된다. 그러나 깊이는 64 킬로미터밖에 되지 앟는다. 만약 과학자의 계산이 맞다면 이 구덩이를 조성한 운석이 지구에 부딪힌다면 적어도 1200 킬로미터 깊이의 거대한 구덩이가 생겨햐 하는 것이다! 게다가 공기가 없어 저항을 받지 않으므로 더 커져야 정상이다.

왜 달에서는 단지 그렇게 얕은 구덩이 밖에 생기지 않는가? 

유일하게 가능한 해석은 달의 외각은 매우 단단하다는 것이다. 

그렇다면 앞서 발견한 달 표면의 단단한 금속성분이 충분히 이런 현상을 설명할 수 있는 것이다.