레골리스(regolith)란 무엇인가?

Home - SCIENCE WAVE

 

 

바닷가의 모래를 밟으면 발자국이 생긴다. 파도와 바람에 오래도록 마모된 해변의 잘게 부서진 모래알들이 푸석푸석하기 때문이다. 화산재로 덮여있는 땅을 밟아도, 밭흙을 밟아도 발자국이 선명하게 만들어진다. 레골리스란 이처럼 지표면의 암석이 어떤 원인으로 가루처럼 부서져 형성된 토양층을 말한다.

 

​

최초로 달 표면에 내린 우주비행사 암스트롱이 첫발을 디뎠을 때, 거기에는 선명한 모습으로 레골리스 자국이 나타났다. 레골리스는 지구의 표면만 아니라 달과 행성과 소행성에도 형성되어 있다. 달은 물도 공기도 없다. 이런 달의 표면에는 왜 레골리스가 형성되었을까?

 

​

Regolith는 고대 그리스어인 ‘모포’와 ‘바위’가 합쳐진 뜻이며, 1897년에 미국의 지질학자 메릴(George Merrill 1854-1929)이 처음 사용한 지질학 및 토양학 용어의 하나이다.

 

 

레골리스는 왜 생겨났을까?

지표면을 덮고 있는 토양층은 모두 레골리스이다. 여기에는 암석, 유기물, 무기물, 공기, 수분, 미생물 등이 섞여 있다. 레골리스에는 흙만 아니라 공기와 수분이 섞여 있으므로 고체+액체+기체 3형태의 물질로 이루어져 있는 것이다.

​

 

지구가 불덩어리 상태로 탄생하여 수억 년이 지나 냉각되었을 때의 표면은 어디나 단단한 바위였다. 그러나 다시 수십억 년이 지나는 동안 지표면의 상당 부분은 레골리스로 덮이게 되었다.

 

 

 

 

지구 표면의 바위는 수억 년 동안 지표면에 떨어진 운석들에 의한 충돌열, 충격, 밤낮의 온도 차이 등에 의해 뜨거워지고, 식고, 팽창하고, 수축하는 일이 반복되면서 점점 부서져 갔다. 또한 바람과 물의 침식작용, 온갖 미생물의 증식 등에 의해서도 대량의 레골리스가 광범하게 형성되었다. 이런 지구에 형성된 레골리스의 성분은 절반이 고체이고 절반은 공기와 수분이다.

 

 

 

 

과학자들은 지구상 곳곳에서 레골리스의 화석도 조사한다. 지금까지 발견된 가장 오래된 레골리스 화석은 6,000만 년 전 신생대의 것이다. 사진은 신생대에 형성된 이탈리아 해안의 레골리스층이다. 지질학에서 신생대(新生代)는 지상에 처음으로 포유동물이 살기 시작한 때를 말한다.

 

 

 

 

아폴로 11호의 우주비행사 알드린이 촬영한 이 유명한 발자국 사진은 달의 표면이 가루처럼 미세한 입자로 뒤덮인 레골리스임을 나타낸다. 달 표면의 레골리스는 46억 년 동안 시속 96,000km 이상의 속도로 충돌해온 크고 작은 운석들에 의해 형성된 것이다. 여기에는 달 표면 자체의 레골리스도 있지만, 우주에서 날아온 운석의 레골리스도 포함되어 있다. 이 발자국이 찍힌 주변의 레골리스는 얕은 곳은 4-5m, 깊은 곳은 10-15m 정도 깊이일 것이라고 한다.

 

 

 

 

화성의 표면 역시 전체적으로 레골리스가 덮여 있다. 화성에서는 운석의 충돌도 있었지만 바람이 불면서 풍화작용이 일어나고, 그때마다 흙먼지는 가루가 되어 전체를 덮는다. 화성은 공기가 희박하기 때문에 풍속은 빠르지 않고 먼지 입자는 매우 작다. 화성이 붉게 보이는 것은 이들 레골리스와 그 먼지가 뒤덮고 있기 때문이다. 화성 표면에서는 과거에 물이 흘렀던 흔적도 발견된다.

 

 

 

 

NASA가 1996년에 소행성 에로스(Eros)에 보낸 탐사선 NEAR Shoemaker호는 총돌 직전 14m 높이에서 이 사진을 찍었다. 에로스는 공기가 없고 중력도 지극히 약한 곳이다. 이런 에로스가 레골리스로 덮이게 된 것은 전적으로 운석들이 충돌할 때의 열과 물리적 충격 때문일 것이다.

 

 

 

 

 

토성의 최대 위성인 타이탄의 표면도 레골리스로 덮여 있다. 사진은 유럽우주기구가 2005년에 보낸 탐사선 호이겐스(Huygens)호가 착륙 직전에 촬영한 암석 덩어리와 레골리스로 덮인 표면이다. 타이탄의 레골리스는 성분이 무엇이며 어떤 원인으로 형성되었는지 불확실하다. 과거에 물이 흐른 흔적도 있다.

 

 

레골리스의 성분은 천체에 따라 다르다. 화성의 레골리스에는 산화철 성분이 많고, 달의 레골리스에는 규소가 많다. 운석이 충돌하는 순간에는 높은 열도 발생하기 때문에 그 순간의 고열은 바위를 녹이면서 유리를 만들기도 한다. 이런 물리적 충격은 암석들을 계속 가루가 되도록 쪼개놓았을 것이다.

 

​

어떤 행성의 위성 표면에는 암모니아 얼음으로 이루어진 레골리스도 포함되어 있을 것이다. 인류와 다양한 생명체들이 사는 이 지구에 레골리스가 충분하게 깔려있지 않다면, 육지에는 온갖 수목들이 지금처럼 자라지 못했을 것이며, 인류는 흙이 없어 농사를 지을 수 없을 것이다. - YS

 

 

인공 중력을 만드는 3가지 방법