달 토양

Lunar soil
"문더스트"는 여기서 리다이렉트 됩니다.1983년 비디오 게임에 대해서는 Moondust(비디오 게임)를 참조하십시오.The Peakings의 앨범은 Moondust (앨범)를 참조하십시오.
버즈 올드린의 달 토양 부츠프린트
아폴로 17호 임무 중 수집한 레골리스

달 토양은 달 표면에서 발견되는 레골리스의 미세한 부분이다.그 특성은 육지의 토양과 크게 다를 수 있다.달 토양의 물리적 특성은 주로 현무암과 비정질 암석의 기계적 붕괴의 결과이며, 수십억 년 동안 태양과 성간 하전 원자 입자에 의한 지속적인 운석 충돌과 충격에 의해 야기됩니다.이 과정은 주로 입자가 시간이 지남에 따라 점차적으로 미세하게 분쇄되는 기계적 풍화 과정 중 하나입니다.이러한 상황은 근본적으로 분자 산소(O2), 습도, 대기 바람 및 기여하는 생물학적 과정의 강력한 배열에 의해 매개되는 지상 먼지 형성과 대조된다.

달 토양은 일반적으로 직경 1cm 이하의 입자로 구성되지만 종종 서로 교환할 [1]수 있는 형태로 사용되는 달 레골리스의 미세한 부분만을 가리킨다.달의 먼지는 일반적으로 달의 토양보다 더 미세한 물질을 내포하고 있다."먼지"를 구성하는 분율이 무엇인지에 대한 공식적인 정의는 없습니다. 일부 컷오프를 직경 50μm 미만으로 배치하는 반면, 다른 컷오프를 [citation needed]10μm 미만으로 배치하는 경우도 있습니다.

형성 과정

아폴로 17호에서 발견된 오렌지색 먼지, 화산 유리구슬 결과물
상세 정보:달의 지질학

달 토양 형성과 관련된 주요 과정은 다음과 같다.[citation needed]

  • 분쇄: 운석 및 미량석 충돌에 의해 암석과 광물이 작은 입자로 기계적으로 부서진다.
  • 응집: 광물과 암석 파편을 마이크로메타라이트 충격 유리에 의해 용접한다.
  • 이온과 고에너지 입자의 충격으로 인한 태양풍 스패터링과 우주선 파쇄.

이러한 과정은 시간이 지남에 따라 흙의 물리적, 광학적인 특성을 계속 변화시키고, 이것은 우주 풍화라고 알려져 있습니다.

게다가, 화산 용암과 작은 유리 구슬에 다시 표면에 빠지기 전에 식혀 주는 lofted은 화재 fountaining,, 이 오렌지 색의 흙 쇼티 크레이터에서 Taurus-Littrow 계곡에서 아폴로 17호에 의해 발견되고, 녹색 유리 Hadley-Apennine에 아폴로 15호에 의해 발견되는 것과 같이 일부 지역에서 작지만 중요한 예금을 만들 수 있습니다.[표창 필요한]화산 구슬의 퇴적물은 또한 [2]달 주변의 다른 장소들에 있는 다크 맨틀 퇴적물의 기원으로 여겨진다.

광물학 및 조성

달 토양은 암석 파편, 단광성 파편, 응집 입자, 화산,[3] 충격 구와 같은 다양한 종류의 유리 입자로 구성되어 있다.달 표면에서 미세 금속 충돌에 의해 응집체가 형성되어 인접한 물질과 각 먼지 입자의 유리 모양의 [4]껍질에 박힌 작은 철분 조각이 융합되는 소규모 용융을 일으킵니다.시간이 지남에 따라 재료는 충격 프로세스에 의해 수직 및 수평으로 혼합됩니다('가든링'이라고 하는 공정).외부 선원으로부터의 재료의 기여는 비교적 미미하며, 따라서 특정 위치의 먼지 구성은 국소 기반암 구성을 대부분 반영한다.

달의 레골리스와 지구의 물질에서 나오는 흙의 화학 작용에는 두 가지 심오한 차이가 있다.첫 번째는 달이 매우 건조하다는 것이다.그 결과, 점토, 운모, 양서류와 같이 물이 구조(미니멀 수화)의 일부인 광물들은 달 [5]표면에 존재하지 않는다.두 번째 차이점은 달의 레골리스와 지각은 지구의 지각처럼 크게 산화되지 않고 화학적으로 감소한다는 것이다.레골리스의 경우, 이것은 부분적으로 태양풍으로부터 양성자로 달 표면을 지속적으로 폭격하기 때문입니다.한 가지 결과는 달의 철은 원소(0)와 양이온(+[6]2) 산화 상태에서 발견되는 반면, 지구의 철은 주로 +2와 +3 산화 상태에서 발견됩니다.

지구의 토양과 달의 토양 사이의 차이는 식물이 [7][8]그 안에서 자라기 힘들다는 것을 의미한다.결과적으로, 달과 다른 장기 우주 임무의 식민지화는 지구의 흙을 수입하고, 중금속을 제거하고 철 원자를 산화시키기 위해 달의 흙을 화학적으로 처리하며, 그리고 살기 어려운 달의 [7][8]레골리스에 적응한 식물의 품종을 선별적으로 번식시키는 것과 같은 복잡하고 비용이 많이 드는 노력을 필요로 할 수 있다.

  • Relative concentration of various elements on the lunar surface (as a mass %, not mole fraction)

    달 표면에 있는 다양한 원소의 상대적인 농도(몰 분율이 아닌 질량 백분율)

  • Relative concentration (in weight %) of various elements on lunar highlands, lunar lowlands and Earth

    달 고지, 달 저지대 및 지구의 다양한 원소의 상대 농도(중량 %)

  • Beta cloth contaminated with lunar soil (Apollo 16)

    달 토양에 오염된 베타 천(Apollo 16)

특성.

달표석을 걷어차는 달표범의 짧은 비디오(Apollo 16, 1972년)

달의 토양 특성에 대한 적절한 지식을 습득하는 것의 의의는 크다.몇 가지 예를 들어 구조물,[9] 지상 운송 네트워크 및 폐기물 처리 시스템의 건설 가능성은 달 토양 샘플을 테스트하여 얻은 실제 실험 데이터에 의존할 것이다.흙의 하중 운반 능력은 지구상 그러한 구조물을 설계하는 데 있어 중요한 변수이다.

무수한 운석 충돌(속도가 20km/s)로 인해 달 표면은 얇은 먼지 층으로 덮여 있다.먼지는 전기적으로 충전되어 접촉하는 모든 표면에 부착됩니다.

달의 레골리스의 밀도는 약 1.5g/[10]cm이다3.레골리스 맨 위층 아래에서 먼지가 매우 촘촘해진다.

달 토양의 특성에 영향을 미칠 수 있는 다른 요인으로는 큰 온도차, 단단한 진공의 존재, 그리고 중요한 달 자기장의 부재 등이 있으며, 이로 인해 하전된 태양풍 입자가 달의 표면에 지속적으로 부딪힐 수 있다.

달먼지분수 및 정전부상

달에는 달 표면에서 끊임없이 오르내리는 먼지 입자의 얇은 층이 있어 겉보기에는 정적인 것처럼 보이지만 끊임없이 움직이는 먼지 입자로 구성된 '먼지 대기'가 형성된다는 증거가 있다."달샘"이라는 용어는 분수에서 물의 분자가 탄도 궤적을 따라 흐르는 것과 비슷하지만 흐름의 일정성으로 인해 정적으로 보이는 것을 비유하여 이 효과를 묘사하는 데 사용되어 왔다.NASA의 고다드 우주 비행 [11]센터의 외계 물리학 연구소가 2005년에 제안한 모델에 따르면, 이것은 정전 부상 때문에 발생한다.달의 밝은 면에서는 태양 자외선과 엑스레이 복사가 달 토양에 있는 원자와 분자의 전자를 떨어뜨릴 만큼 에너지가 넘친다.양전하는 달의 미세한 먼지(1마이크로미터 이하)가 표면에서 튀어나와 수 미터에서 수 킬로미터의 높이로 상승할 때까지 축적되며, 가장 작은 입자는 가장 높은 고도에 도달합니다.결국 그것들은 그 과정이 반복되는 표면으로 다시 떨어집니다.밤에는 태양풍의 전자에 의해 먼지가 음전하된다.실제로, 분수 모델은 밤 쪽이 낮 쪽보다 더 큰 전기적 장력 차이를 달성하여 먼지 입자를 더 높은 [12]고도로 방출할 수 있음을 시사합니다.이 효과는 달의 [13]자기장의 일부인 지구의 자기장을 통과하는 달의 궤도에서 더욱 강화될 수 있다.터미네이터에서는 낮과 밤 사이에 상당한 수평 전장이 형성되어 수평 먼지 수송이 발생할 수 있습니다. 이는 "달 폭풍"[12][14]의 한 형태입니다.

아폴로 17호 우주인이 그린 달 '노을빛'

이 효과는 1956년 공상 과학 소설 작가 할 클레멘트가 그의 단편 소설 "더스트 래그"에서 예상한 것으로, 아스타운딩 공상 과학 [12]소설에 출판되었다.

소련에 전시된 아폴로 11호의 레골리스 조각으로 모스크바 우주인 기념 박물관에 전시되어 있다.

이 효과에 대한 몇 가지 증거가 있다.1960년대 초, 탐사선[15] 7호와 달에 연착륙한 이전의 탐사선 몇 척은 해가 [12]진 후에도 달 지평선 위로 확실히 낮은 황혼의 빛을 보여주는 사진들을 돌려보냈다.게다가, 대기 중에 안개가 끼지 않는 공기 없는 날씨의 예상과는 달리, 육지와 하늘 사이의 먼 지평선은 날카로워 보이지 않았다.1972년 달 궤도를 도는 아폴로 17호 우주인들은 달 해 뜨거나 해가 지기 전 약 10초 동안 그들이 "밴드", "스트리머" 또는 "황혼광선"이라고 부르는 것을 반복해서 보고 스케치했다.이러한 광선은 아폴로 8, 10, 15호에 탑승한 우주 비행사들에 의해서도 보고되었다.이것들은 지구의 [12]뇌근 광선과 비슷했을지도 모른다.

아폴로 17호는 또한 달 표면에서 LEAM이라고 불리는 실험을 했는데, 이는 달 표면과 운석을 줄인 것이다.그것은 달 표면에 부딪히는 작은 유성체들에 의해 올라오는 먼지를 찾기 위해 고안되었다.그것은 속도, 에너지, 그리고 작은 입자의 방향을 기록할 수 있는 세 개의 센서를 가지고 있었다: 각각 위, 동쪽, 그리고 서쪽을 가리키고 있다.LEAM은 매일 아침 많은 양의 입자를 보았는데, 대부분 위나 아래가 아닌 동쪽이나 서쪽에서 왔고, 대부분 달의 방출이 예상된 속도보다 느렸다.게다가, 이 실험의 온도는 매번 해가 뜬 지 몇 시간 후에 섭씨 100도 가까이 올라갔기 때문에, 이 장치는 과열되고 있었기 때문에 일시적으로 꺼야만 했다.이는 전기적으로 충전된 문더스트가 LEAM에 달라붙어 표면을 어둡게 [14]하고 반사광보다는 실험 패키지가 흡수된 결과일 것으로 추측된다.하지만 LEAM은 아폴로 계획이 [16]끝나기 전에만 작동했기 때문에 과학자들은 문제의 근원에 대해 확실한 결정을 내릴 수 없었다.

이러한 폭풍들이 지구로부터 발견되었을 가능성이 있다: 수 세기 동안, "과도한 달 현상" 또는 TLP로 알려진 달에 이상한 빛을 내는 것에 대한 보고가 있었다.일부 TLP는 순간 섬광으로 관측되었으며, 현재는 일반적으로 유성체가 달 표면에 영향을 미친다는 가시적인 증거로 받아들여지고 있다.그러나 다른 것들은 비정질적인 붉은 빛이나 희끗희끗한 빛깔로 나타나거나 심지어 몇 초 또는 몇 분에 걸쳐 형태를 바꾸거나 사라지는 흐릿한 흐릿한 영역으로도 나타났다.이는 달 [14]먼지에 반사된 햇빛의 결과일 수 있다.

달먼지의 폐해

2005년 NASA의 한 연구는 인간이 화성 탐사에 전념하기 전에 더 많은 연구가 필요한 20가지 위험을 열거했으며, "먼지"를 가장 큰 도전 과제로 꼽았다.그 보고서는 그것의 기계적 특성, 부식성, 격자성, 그리고 전기 시스템에 미치는 영향에 대한 연구를 촉구했다.대부분의 과학자들은 [16]화성의 흙과 암석의 샘플을 우주비행사들을 발사하기 전에 지구로 돌려보내는 것만이 그 질문에 확실하게 대답할 수 있는 유일한 방법이라고 생각한다.

비록 그 보고서가 화성 먼지를 다루었지만, 달 먼지에 대한 우려는 똑같이 타당하다.달 표면에서 발견된 먼지는 인간의 전초기지 기술과 [17][18][19]승무원들에게 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.

  • 표면이 어두워져 복사 열 전달이 상당히 증가한다.
  • 먼지 입자의 연마 특성으로 인해 마찰로 표면이 마찰 및 마모될 수 있습니다.
  • 배선뿐만 아니라 공간, 광학 렌즈, 태양 전지판 및 창문으로부터 장비를 밀봉하기 위해 개스킷에 사용되는 코팅에 대한 부정적인 영향
  • 우주 비행사의 폐, 신경계 및 심혈관계 손상 가능성
  • 작은 먼지 알갱이가 우주 환경에 노출되기 때문에 우주복의 아크 위험이 증가할 수 있습니다.

우주 위생의 원칙은 달 표면 탐사 중 달 먼지에 노출되는 위험을 평가하고 이에 따라 노출을 통제하기 위한 가장 적절한 조치를 결정하기 위해 사용되어야 한다.여기에는 3단계 에어록에서 우주복을 벗기고, 벗기 전에 자석으로[20] 우주복을 "진공"시키고, 우주선의 [21]대기에서 먼지를 제거하기 위해 고효율 미립자 필터가 있는 국소 배기 장치를 사용하는 것이 포함될 수 있습니다.

달 먼지의 해로운 성질은 잘 알려져 있지 않다.지구에서 발견된 먼지에 대한 연구를 바탕으로, 달의 먼지에 노출되면 급성 및 만성적인 노출로 인해 건강에 더 큰 위험을 초래할 것으로 예상된다.이것은 달의 먼지가 화학적으로 더 반응하고 지구 [22]먼지보다 날카로운 들쭉날쭉한 가장자리로 구성된 더 큰 표면적을 가지고 있기 때문이다.화학 반응성 입자가 폐에 쌓이면 호흡기 질환을 일으킬 수 있습니다.먼지에 장기간 노출되면 규폐증처럼 더 심각한 호흡기 질환을 일으킬 수 있다.달 탐사 중에 우주인들의 우주복은 달의 먼지로 오염될 것이다.슈트를 벗으면 먼지가 대기 중으로 방출됩니다.노출을 완화하기 위해 사용되는 방법에는 에어록에서의 높은 공기 재순환 속도 제공, "더블 셸 우주복"의 사용, 방진재 사용, 고급 자기 분리 사용, [23][24][25]레골리스를 소결 및 녹이기 위한 태양 플럭스의 사용이 포함됩니다.

현재 이용 가능

아폴로 우주인들은 6개의 착륙 지점에서 약 360킬로그램(790파운드)의 달 바위를 가지고 돌아왔다.이 물질은 진공 포장 병에서 분리되었지만, 현재는 세부적인 화학적 또는 기계적 분석에는 사용할 수 없습니다. 먼지 입자가 진공 병의 칼끝 인듐 씰을 악화시키고 공기가 서서히 누출되었습니다.달에서 돌아온 모든 샘플은 지구의 공기와 습기에 오염되었다.먼지는 녹이 슬었고, 지상수와 산소 분자와 결합함으로써 화학적 반응성이 사라졌습니다.먼지의 화학적, 정전기의 특성은 미래의 우주비행사들이 달에서 만나게 [16]될 것과 더 이상 일치하지 않는다.

달 먼지에 오염된 물품은 2014년 미국 정부가[26] 우주인이 소유하고 수거한 민간 자재의 판매를 승인하면서 일반에 공개되었다.그 이후 달에서 32시간 이상 보낸 진짜 달의 먼지로 단 한 가지 제품만 판매되고 있다.찰스 "피트" 콘래드가 아폴로 12호 임무에서 입었던 우주복의 한 조각인 32시간 동안 달의 요소에 노출된 짐 끈이 그의 소유지에 의해 개인 구매자에게 [27]경매로 팔렸다.1969년 닐 암스트롱이 채집한 2017년 달 토양은 [28]경매에 나왔다.많은 보석 및 시계 제조업체들이 그들의 제품에 "달 먼지"가 포함되어 있다고 주장하는 반면, 그 제품에는 달에서 유래한 것으로 추정되는 운석 조각이나 먼지만 포함되어 있다.2020년 9월 11일, NASA는 달 토양에 대한 시장을 창출할 용의가 있다고 발표했다.[29]2022년 5월, 과학자들은 달 흙을 이용해 성공적으로 식물을 키웠다.탈레 크레스 또는 아라비도시스 탈리아나는 지구에서 다른 [30]천체의 흙에서 싹이 나고 자란 최초의 식물이었다.

창어-5 프로젝트

Lunar soil sample collected by China's Chang'e 5 mission displayed at Airshow China 2021.
에어쇼 차이나 2021에 전시된 중국 창어 5호 미션에서 채취한 달 토양 샘플.
창어-5 토양 시료

2020년 12월 16일, 중국의 창어 5호 임무가 달에서 가져온 약 2킬로그램의 바위와 흙을 싣고 지구로 돌아왔다.이것은 1976년 이후 지구로 돌아온 최초의 달 레골리스 표본이다.중국은 이러한 물질을 [31]지구로 가져온 세계에서 세 번째 국가이다.

창어 5호는 중국 달 탐사 계획의 첫 번째 단계이다.이 단계에는 아직 3개 프로젝트(2024년 창어-6, 2024년 창어-7, 2027년 창어-8)가 남아 있다.이 프로그램의 2단계는 2030년에서 2039년 사이에 중국 우주인들을 달에 착륙시키는 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

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