달 관측하는 아르테미스 2호 ‘아르테미스 2호’에 탑승 중인 우주비행사 리드 와이즈먼이 우주선 창밖으로 달을 관측하며 관련 자료를 수집하고 있다. 이들이 수집한 자료는 달 과학 연구에 활용될 예정이다. NASA 제공






“하워스 충돌구 아래 다량 묻혀 있을 것”
존재 확인 땐 우주 급수 문제 해결
달 기지 유력 후보지로 떠올라

미국 항공우주국(NASA)의 ‘아르테미스 2호’가 반세기 만의 달 바다신2 다운로드 유인 탐사에 성공한 가운데 과학계가 미래 우주비행사들이 체류할 기지 건설 후보지를 지목했다. 주인공은 달 남극의 ‘하워스 충돌구’다. 이곳에 얼음이 다량 묻혀 있을 것이라는 조사 결과가 나온 것이다. 얼음은 녹여서 식수와 농업용수, 로켓 연료로 쓸 수 있기 때문에 달 기지를 위한 필수 자원이다. 2030년대로 예상되는 달 기지 건설에 탄력이 붙을 것으로 바다이야기예시 보인다.
미국 콜로라도 볼더대와 이스라엘 바이츠만 과학연구소가 구성한 공동 연구진은 지난 7일(미국시간) 국제학술지 ‘네이처 천문학’에 달 남극 주변의 얼음 분포를 분석해 발표했다.
연구진은 2009년 발사돼 달 주변을 돌고 있는 NASA ‘달 정찰 궤도선(LRO)’의 관측 결과를 집중적으로 들여다봤다. LRO에는 월면 릴게임몰 얼음에서 도드라지게 반사되는 광선인 자외선을 잡아내는 장비가 실렸다. 15년 넘게 누적된 관측 결과를 분석했더니 달 충돌구에서는 표면적의 3.4%가 얼음으로 덮여 있는 것으로 나타났다.
꽤 많은 수치다. 더 주목되는 것은 이런 얼음이 충돌구마다 불균등하게 분포해 있다는 사실이었다. 이유는 충돌구의 깊이와 폭이었다. 골짜기처럼 깊은 충돌구일 릴게임몰 수록 얼음이 생길 만한 그림자가 쉽게 졌고, 충돌구가 넓을수록 생성되는 얼음의 양이 많았다.
연구진은 이런 분석을 토대로 달 정남극에서 77㎞ 벗어난 장소에 있는 ‘하워스 충돌구’가 대형 얼음 창고이며, 궁극적으로 ‘우주 급수대’ 역할을 할 가능성이 크다고 지목했다.



릴게임골드몽달 남극 근처에 있는 얼음 다량 매장 지역 ‘하워스 충돌구’의 위치(빨간색 원).


일단 하워스 충돌구는 깊이가 4㎞에 이른다. 백두산 높이(2744ｍ)의 1.5배다. 그림자가 쉽게 진다. 지름은 50㎞에 달한다. 서울과 평택의 직선거리와 맞먹는다. 이 때문에 충돌구 내부 면적이 넓다. 만들어지는 얼음의 양도 많을 것이라는 뜻이다. 정확한 얼음양은 추가 조사가 필요하지만, 얼음이 생기기에 최적의 장소인 것은 분명하다.
수많은 달 남극 충돌구 가운데 유독 하워스 충돌구에 이런 조건이 형성된 데에는 이유가 있다. 지난 수십억년간 달 곳곳에 쏟아지는 햇빛의 각도 변화를 분석한 연구진은 하워스 충돌구에서는 1년 내내 햇빛이 들지 않는 ‘영구 그림자 지역’이 무려 약 30억년 전부터 유지되고 있다고 설명했다.
영구 그림자 지역 온도는 영하 약 230도다. 달 생성 이후 소행성 낙하 등으로 인해 충돌구 안으로 유입된 물이 즉시 얼음으로 변했고, 그런 얼음이 30억년 동안 차곡차곡 쌓였다는 얘기다.
이렇게 많은 얼음은 달에서 살아갈 예정인 인류에게 어떤 이점을 줄까.
물은 비교적 무거운 화물이기 때문에 필요할 때마다 지구에서 가져오려면 운송비를 많이 써야 한다. 1㎏을 지구에서 달 표면까지 운송하기 위해서는 무려 10억원대 비용이 든다. 그런데 물을 달 표면에 존재하는 얼음을 녹여 얻으면 이런 비용이 들지 않는다.
미래 달 기지에서 자고, 먹고, 일할 우주비행사들은 식수 걱정을 덜 수 있다. 물을 아껴서 마시지 않아도 된다. 생존 문제가 해결된다는 뜻이다.
농업용수로도 쓸 수 있다. 인간의 장기 거주를 전제로 하는 기지가 생기면 식량을 현지에서 조달해야 하는데, 이때 지구에서 물을 일일이 길어오지 않아도 된다. 채소를 쉽게 재배할 수 있다.
로켓을 띄우기 위한 화학물질도 만들어낼 수 있다. 물은 분해하면 수소와 산소가 되기 때문이다. 수소는 로켓용 연료이고, 산소는 연료를 태우는 산화제다. 두 물질을 섞으면 로켓 엔진에서 강력한 추진력이 생긴다. 수소와 산소를 달에서 구한 물로 만들어내면 달 기지는 일종의 주유소가 될 수 있다.
하워스 충돌구는 2030년대 월면 기지를 만들려고 하는 NASA의 관심을 받을 것으로 보인다. 미국은 2028년 달 남극에 사람 2명을 태운 아르테미스 4호를 착륙시킬 예정인데, 이때 하워스 충돌구가 조사 대상이 될 가능성이 있다.
연구진은 “얼음을 많이 저장하고 있을 가능성이 큰 하워스 충돌구에서 월면 표본을 채취해 지구로 가져올 방법을 찾아야 할 것”이라고 밝혔다.
이정호 기자 run@kyunghyang.com