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달의 기원에 대한 ‘거대 충돌’ 가설의 문제점들

에 의해
번역자: 한국어창조과학회 (creation.or.kr)

진화론적 천문학자들은 달의 기원(origin of the moon)을 설명하는 데에 큰 문제를 가지고 있다. 일반적으로 경쟁하고 있는 세 가지 가설이 있다. 그러나 이들 모두 심각한 물리적 문제점들을 가지고 있다.

  1. 분열설 (Fission theory). 천문학자 조지 다윈(George Darwin, 찰스 다윈의 아들)에 의해서 발명된 이론이다. 그는 지구가 너무도 빠르게 회전하여 한 덩어리가 떨어져 나갔고, 아마도 그 상처 자국(scar)이 태평양(Pacific Ocean)이 되었다는 (또는 그 때에 지구가 녹았었다는 이론의 한 변형) 이론을 제안했다. 그러나 이 이론은 오늘 보편적으로 폐기되었다. 첫째, 달은 지구와 화학적으로 너무도 다르다. 둘째, 지구는 결코 공전 궤도 안으로 달을 던져버릴만큼 충분히 빠르게 회전할 수 없었다. 셋째, 덩어리로 탈출되어진 달은 로시한계(Roche Limit) 내에서 산산조각이 났을 것이다.

  2. 포획설 (Capture theory). 달은 태양계를 떠돌아 다니고 있었는데, 지구의 중력(Earth’s gravity)에 의해서 사로잡혀 현재의 궤도를 돌게 되었다는 이론이다. 그러나 접근해오던 한 물체가 다른 물체 주변의 공전 궤도 안으로 들어오기 위해서는 많은 에너지를 잃어버릴 필요가 있다. 이것은 우주선이 다른 행성의 공전 궤도로 들어갈 때 역추진 로켓을 필요로 하는 이유이다. 그렇지 않다면 접근하고 있는 물체는 사로잡히기 보다 지나쳐버리게 될 것이다. 이 현상은 보이저 호에서 이용되었다. 그리고 성공적으로 포획되었다 할지라도, 그 공전 궤도는 혜성과 같이 잡아늘려진 타원형 궤도를 갖게 되었을 것이다.

  3. 응축설 (Condensation theory, 또는 동시 생성 이론). 지구와 달은 태양계 진화의 초기 단계에서 아마도 태양을 공전하고 있었던 미소행성체(planetesimals) 무리들의 같은 부분에서 동시에 형성되었다는 이론이다. 그러나 (뭉쳐지기 위한) 중력적 인력(gravitational attraction)이 충분히 강했을 것 같지 않다. 그리고 그것은 달의 낮은 철(iron) 함유량을 설명하지 못한다.

진화론적 천문학자인 리사우어(Lissauer)는 이들 세 가지 이론들이 해결할 수 없는 문제들을 가지고 있다고 (1997년 Nature 지에서) 단언하고 있다.1 그는 심지어 어윈 샤피로(Irwin Shapiro)가 20 여년 전에 대학의 천문학 강의 시에 반농담조로 말했던 내용을 인용했다. ”달에 대한 어떠한 적절한 (자연주의적) 설명도 존재하지 않기 때문에, 최고의 설명은 달은 하나의 환영(an illusion)이라는 것이다!” 이것은 달이 특별히 창조되었다는 강력한 증거인 것이다.2,3

리사우어의 기사는 진화론적 과학자들이 지난 십여년 동안 개발해 온 달의 기원에 대한 네 번째 가설을 지지하는 한 논문에4 대한 논평을 하고 있었다. 그것은 ‘거대 충돌 가설(Giant Impact Hypothesis)’이라고 불려지고 있다. 이 가설은 원시지구(proto-Earth)와 화성 크기의 원시행성이 45억년 전에 한 번의 거대한 충돌을 가졌었는데, 달은 그 충돌의 배출물(ejecta)로서 형성되었다는 것이다. 그 가설의 변형으로, ‘충돌로 시발된 분열 가설(Impact-triggered Fission Hypothesis)’이 제안되었는데, 이것은 한 번의 거대한 충돌 대신에, 달은 더 작은 미소행성체들의 여러 번의 충돌에 의한 부스러기들로부터 형성되었다는 것이다. 그러나 최근에 동력학적(dynamical), 그리고 지화학적(geochemical) 분석은 거대 충돌 가설에 의문을 불러 일으키고 있다.

컴퓨터 모델들이 그러한 거대한 충돌을 시뮬레이션 해보기 위해서 만들어졌다. 비록 그러한 컴퓨터 모델들은 단순화 되었고, 초기 조건들에 너무 많이 의존했지만, 결과는 가설을 산산히 부숴버리고 있었다. 새로운 동력학적 결과 중 하나는 충돌로부터 생겨난 암석 부스러기들은 공전궤도에 남아있어서 달을 형성하는 대신에, 지구로 비처럼 쏟아져 내리는 것으로 나타났으며5, 지구로부터 충분히 먼 거리로 암석 부스러기들이 내던져지기 위해서는, 충돌체는 화성 크기의 3배는 되어야할 필요가 있는 것으로 나타났다. 그러한 충돌의 결과는 모델에서도 물론 이해되기 어려웠다. 그리고 만약 달이 한 번의 충돌 후에 형성되었다면, 공전 궤도는 지구에서 단지 14,000 마일의 거리에서(매 두 시간마다 공전을 하는) 불안정한 상태가 되었을 것이었다. 리사우어는 또한 읽어버린 과도한 각운동량(losing the excess angular momentum) 문제가 풀리지 않음을 언급했다.1

행성 과학자들은 이 가설을 손질하기 위해서 다중 컴퓨터 시뮬레이션을 적용하여 모든 동력학적 문제점들에 대한 연구를 시도하고 있다.6 물리학과 더불어 다양한 컴퓨터 시도들은 다른 초기 조건들과 설득력있는 무엇인가를 찾아내려고 하고 있다. 그러나 몇몇 연구자들은 그러한 컴퓨터 모델들이 현실적으로 일어날 수 있었을 것이라는 데에 회의적이다 :

“그러나, 멜로쉬(Jay Melosh, 애리조나 대학)는 그러한 충돌 에너지를 계산하기 위한 상태 방정식을 충분히 잘 알지 못한다고 주장하였다. 그리고 특정한 동력학적 모델들이 현재 이치에 맞지 않고 있다는 점에서 그것들을 매우 낮게 평가했을지도 모른다고 주장했다.”7

거대 충돌 가설에 대한 의견이 증가하고 있음에도 불구하고, 일부 연구자들은 동력학적, 그리고 지화학적 기반 위에 세워진 가설에 회의적이다.7

루지카(Ruzicka) 등은 지화학적 자료들, 특히 진단에 도움이되는 원소들인 Ni, Co, Cr, V, Mn의 자료들을 재검토하였다.8 이들 원소들은 거대 충돌 가설을 찬성하는 데에 사용되어 왔다. 그러나 이들 연구자들은 달과 운석으로부터 관측된 자료들을 재검토한 후, ”지화학적 자료들은 거대 충돌 가설, 또는 충돌로 시발된 분열 가설 중 어느 쪽도 강하게 지지하지 않고 있다” 라고 결론지었다.9 가설을 찬성하는 지화학적 지지의 많은 부분은 너무도 적은 변수들로 단순화되어 있는 속격 모델(genitive models)에 의거하고 있다. 또한 연구자들은 거대 충돌 가설이 최근에 인기가 있게 된 이유는 다른 가설들이 전혀 연구되어지지 않고 있기 때문이라고 덧붙였다.

“이 가설이 부상하고 있는 이유는 이 가설이 가지는 장점 때문이 아니라, 다른 가설들의 명백한 동력학적, 지화학적 결점 때문이다.”9

행성 과학자들은 포기하지 않을 것이다. 그들은 달의 기원을 포함하여 모든 기원들에 대한 하나의 자연주의적인 가설을 가지고 있어야만 한다. 그래서 속이 텅빈 가설이라도 믿어야만 하는 것이다. 달의 기원에 관한 이론들의 오래된 역사에도 불구하고, 달의 기원은 아직도 미해결 상태이다.9 달이 약 6,000 년 전에, 현재의 거리에서, 그리고 현재의 궤도에서, 특별히 창조되었다는 생각은 아직도 달의 기원에 대한 가장 합리적인 설명인 것이다.

참고 문헌및 메모

  1. Lissauer, J.J., It’s not easy to make the moon, Nature 389(6649):353–357, 1997. 텍스트로돌아 가기.
  2. Whitcomb, J.C. and DeYoung, D.B., The Moon—Its Creation, Form and Significance, Baker Book House, Grand Rapids, Michigan, 1978. 텍스트로돌아 가기.
  3. Sarfati, J.D., 달 : 밤을 지배하는 빛, Creation20(4):36–39, 1998. 텍스트로돌아 가기.
  4. Shigeru Ida et al., Lunar accretion from an impact generated disk, Nature 389(6649):353–357, 1997. 텍스트로돌아 가기.
  5. Anonymous, Recipe for a moon, Discover 18(11):25–26, 1997. 텍스트로돌아 가기.
  6. Halliday, A.N. and Drake, M.J., Colliding theories, Science 283:1861–1863, 1999. 텍스트로돌아 가기.
  7. Halliday and Drake, Ref. 3, p. 1862. 텍스트로돌아 가기.
  8. Ruzicka, A., Snyder, G.A. and Taylor, L.A., Giant Impact and Fission Hypotheses for the origin of the moon: a critical review of some geochemical evidence, International Geology Review 40:851–864, 1998. 텍스트로돌아 가기.
  9. Ruzicka et al., Ref. 5, p. 851. 텍스트로돌아 가기.