달은 왜 늘 같은 면을 보여 줄까?

달은 지구 밖에서 사람이 직접 걸어 본 유일한 세계입니다. 평균 지름은 약 3,474.8 km로 지구의 약 4분의 1이고, 평균 거리는 384,400 km입니다. 빛은 약 1.3초 만에 이 거리를 건너지만 우주선에는 며칠이 걸립니다.

거대한 충돌에서 태어나다

가장 널리 받아들여지는 거대 충돌 가설은 약 45억 년 전 테이아라는 화성 크기의 원시 행성이 젊은 지구와 충돌했다고 설명합니다. 뜨거운 파편이 지구 주위에 원반을 이루고 뭉쳐 달이 됐습니다. 이 가설은 달의 낮은 밀도와 작은 철 핵, 지구와 비슷한 산소 동위원소 조성을 설명하는 데 도움이 됩니다.

달의 바다와 충돌구

어두운 달의 바다는 물이 아니라 현무암 평원입니다. 대부분 31억~39억 년 전 오래된 충돌 분지 안을 용암이 채우며 만들어졌습니다. 주로 앞면에 분포하는 이유는 뒷면 지각이 더 두꺼워 용암이 표면까지 올라오기 어려웠기 때문입니다. 밝은 고지대는 더 오래됐고 충돌구가 많습니다. 폭 약 93 km인 코페르니쿠스 충돌구에는 중앙 봉우리와 밝게 뻗은 방사상 분출물이 있습니다.

이미지 출처: NASA/GSFC/Arizona State University · Public domain · 이미지 원문 보기 ↗

달의 내부

지각은 수십 km 두께이며 뒷면에서 더 두껍습니다. 맨틀이 부피 대부분을 차지합니다. 작은 금속 핵에는 고체와 액체 영역이 있고 그 위에는 일부 녹은 층이 있습니다. 아폴로 지진 관측은 내핵 반지름이 약 240 km임을 시사합니다. 달에는 전 지구적 자기장이 없고 대부분의 화산 활동은 오래전에 끝났습니다.

원본을 바탕으로 수정: Kelvinsong · CC BY 3.0 · 이미지 원문 보기 ↗

조석 고정과 칭동

달의 공전 주기와 자전 주기는 모두 약 27.3일입니다. 수십억 년 동안 조석 작용이 두 주기를 같게 만들어 늘 같은 반구가 지구를 향합니다. 하지만 타원 궤도와 기울어진 자전축 때문에 달이 조금씩 흔들리는 듯한 칭동이 나타나, 시간이 지나면 표면의 약 59%를 볼 수 있습니다. 달은 해마다 약 3.8 cm씩 지구에서 멀어집니다.

달의 하루는 얼마나 길까?

해가 뜬 뒤 다시 뜨기까지 약 지구 시간 29.5일이므로 낮과 밤이 각각 거의 2주씩 이어집니다. 두꺼운 대기가 없어 적도 표면은 낮에 100°C를 넘고 밤에는 −100°C 아래로 떨어질 수 있습니다.

낮에도 하늘은 검습니다. 밝은 햇빛을 받은 지면과 깊은 그림자의 대비가 커서 차광 바이저와 조명 장비가 필요합니다.

누가 달을 방문했을까?

루나 3호는 1959년 뒷면을 촬영했습니다. 아폴로 11호는 1969년 7월 20일 고요의 바다에 착륙했고 암스트롱과 올드린이 첫 달 표면 보행자가 됐습니다. 1972년 아폴로 17호까지 모두 12명이 달을 걸었습니다. 중국의 창어 계획은 2019년 1월 창어 4호로 최초의 달 뒷면 착륙을 이루고, 2020년 12월 창어 5호로 1,731 g의 표본을 가져왔으며, 2024년 6월 창어 6호로 최초의 뒷면 표본 귀환을 완수했습니다. 아르테미스 I은 2022년 무인으로 달을 돌았고, 아르테미스 II는 2026년 4월 우주비행사 네 명을 태우고 달을 돌아 안전하게 귀환해 이후 임무를 위한 유인 심우주 절차를 검증했습니다.

이미지 출처: Neil Armstrong / NASA · Public domain · 이미지 원문 보기 ↗