달의 물 - 적외선 설명

위 사진에서 제가 약간 과장해서 표현한 것일 수도 있지만, 달의 강에서 즐거운 시간을 보내는 엄청난 양의 물, 물고기, 보트, 수영하는 사람들입니다.

하지만 제가 말씀드리고 싶었던 것은 2020년 10월 26일 네이처 천문학에서 달에서 물을 발견했다는 연구 결과를 발표했다는 것입니다. 사실, 그것은 물이 아니라 물의 가장 작은 단위인 분자 물이었습니다.

이 연구는 2018년 8월 31일 망원경 SOFIA에 연결된 FORCAST라는 적외선 카메라를 통해 달의 특정 분화구에서 물을 감지한 것으로 확인되었습니다.

카메라는 다른 연구 및 데이터의 유효성을 확인하는 문헌 값과 비교한 결과 6µm의 강력한 방출 대역을 감지했습니다.

적외선 분석에 대해 간단히 설명하자면, 적외선 분석은 기본적으로 에너지를 측정하는 14000~10cm-1의 광범위한 전자기 스펙트럼과 그것이 물질과 어떻게 상호 작용하는지를 이해합니다.

이러한 상호 작용은 다음을 통해 이루어질 수 있습니다. 흡수, 방출 또는 반사 어느 정도의 에너지를 측정합니다. 이 측정은 미지의 분자뿐만 아니라 분자의 특성도 식별할 수 있습니다.

FORCAST가 감지한 6µm의 강한 방출 대역은 적외선 대역폭의 특정 영역인 중적외선(4000~400cm-1)에서 발생합니다.

이 부분은 일반적으로 관찰 및 분석에 사용됩니다. 근본적인 진동 분자 구조와 관련이 있습니다. 고체, 액체, 기체 등 모든 형태의 물질을 분석할 수 있습니다.

이러한 분자의 진동은 분자 구조를 연구하는 데 널리 사용되며, 아주 작은 분자가 특정 구조적 특성과 일치하는 특정 주파수의 에너지를 흡수, 방출 또는 반사할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.

분자는 정적인 물체가 아니며 원자 간의 화학 결합이 끊임없이 움직이고 동적이며 다양한 수준의 에너지와 상호작용하기 때문에 이런 일이 발생합니다.

예를 들어, 물 분자는 세 가지 방식으로 진동할 수 있습니다. 그 중 두 가지는 산소-수소 결합의 신장과 늘어남이고, 다른 하나는 각도 변형입니다.

물 분자는 두 개의 결합을 가지고 있죠? 네.

이 두 채권은 동시에 상승과 하락을 반복하는 대칭적인 방식으로 움직일 수도 있고, 한 채권은 상승하고 다른 채권은 하락하는 비대칭적인 방식으로 움직일 수도 있습니다.

이 두 가지 유형의 진동은 대칭 스트레치 그리고 비대칭 스트레치. 세 번째 진동은 위아래로 움직이는 것이 아니라 그네와 같은 각진 움직임에 가깝습니다. 대칭 변형.

분자의 진동이 어떤 종류인지 더 잘 이해하기 위해 GIF를 보고 싶다면 위의 텍스트에서 이름을 클릭하여 확인할 수 있습니다.

이제 기사로 돌아가 보겠습니다.

달의 특정 지역, 높은 위도에 위치한 클라비우스 분화구와 주변 지형에서 6µm의 강한 방출 대역이 관측되었습니다.

과학자들은 실제로 H2O 적외선 밴드를 보고 있는지 확인하기 위해 물을 함유한 물질에 대한 이전 데이터를 사용하여 달의 밴드의 특성을 확인했으며, 지구의 기존 물질을 조사하여 6 µm H2O 밴드를 확인하고 검출된 밴드와 비교했습니다. 이러한 비교를 바탕으로 그들은 이 밴드가 분자 물에서 나온 것임을 확인했습니다.

하지만 달 표면에서 이 밴드만 검출된 것은 아닙니다. 또 다른 3µm 흡수 밴드가 감지되었으며, 이는 더 많은 물을 의미할 수 있습니다.

이 두 번째 밴드는 달의 적도 부근에서 첫 번째 밴드와는 다른 위치에 존재했습니다.

따라서 과학자들이 수집한 데이터에서 위치가 많이 바뀌는 것 같습니다.

물 분자의 매우 특징적인 밴드인 6µm와는 달리, 이 3µm 밴드는 물 분자를 물로 바꿀 수 있는 하나의 분자, 즉 수산기(O-H)를 나타냅니다.

즉, 달 표면의 물은 수산화물이 달 표면의 물로 화학적 전환 반응을 통해 형성될 수도 있다는 뜻입니다.

"달 표면에 어떻게 물이 있을 수 있죠?"라고 질문할 수도 있습니다. 또는 "물은 어디에서 왔을까?"라고 묻기도 합니다. 글쎄요, 이 기사에는 한 가지 이론이 있습니다.

"달 토양에서 물의 기원에 대한 몇 가지 메커니즘이 있으며, 이는 우리 데이터와 관련이 있습니다."라고 기사는 말합니다: "달 외권에 존재하는 물은 곡물 표면에서 화학적으로 침착될 수 있습니다.

휘발성이 풍부한 미세 운석에 의해 물이 유입될 수 있으며, 이 물의 일부는 이러한 충격으로 인해 유리잔에 남아있거나 외권으로 유입되어 화학 흡착에 사용될 수 있습니다."(HONNIBALL 외., 2020).

즉, 물은 미세 운석에서 나올 수 있으며, 달 표면에서 부서질 때 과학자들이 유리와 곡물 표면이라고 부르는 곳에 분자가 남아있게 됩니다.

따라서 발표된 논문의 결과는 충돌에 의해 달 표면에 물을 생성하는 메커니즘이 존재한다는 일관된 결론을 내리고 있습니다.

하지만 안타깝게도 이 과정의 진척은 매우 미미하거나 미미해서 달에서 수영 대회를 볼 수 없을지도 모릅니다. 안타깝게도 우리는 평범한 수영장, 해변, 강, 바다에 만족해야 합니다.

전체 기사를 읽고 자세한 내용을 확인하려면 여기를 클릭하세요:

HONNIBALL, C. I. 외. 햇빛이 비추는 달에서 SOFIA에 의해 검출 된 분자 물. 자연 천문학, p. 1-7, 26 아웃. 2020.

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