Where did the Moon come from? A new theory | Sarah T. Stewart

번역: Hyeri Song 검토: Yunjung Nam

Nobody likes to make a mistake.

실수하는 걸 좋아하는 사람은 없습니다.

And I made a whopping one.

하지만 저는 엄청난 실수를 했죠.

And figuring out what I did wrong led to a discovery

그리고 뭐가 잘못된 건지 고민하다가 새로운 발견을 했습니다.

that completely changes the way we think about the Earth and Moon.

지구와 달에 대해 생각하는 방식을 완전히 바꿔놓은 발견이었죠.

I'm a planetary scientist,

저는 행성과학자입니다.

and my favorite thing to do is smash planets together.

제가 가장 좋아하는 것은 행성끼리 충돌시키는 일이죠.

(Laughter)

(웃음)

In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.

제 실험실에서 저는 이런 대포로 바위에 발사할 수 있습니다.

(Cannon shot)

(대포 발사)

(Laughter)

(웃음)

In my experiments, I can generate the extreme conditions

저는 실험에서 행성 형성 과정에서 있을 법한 극단적 상황을

during planet formation.

만들어낼 수 있습니다.

And with computer models, I can collide whole planets together

그리고 컴퓨터 모델링을 통해 전체 행성을 충돌시켜

to make them grow,

행성을 형성시키거나

or I can destroy them.

행성을 파괴할 수 있죠.

(Laughter)

(웃음)

I want to understand how to make the Earth and the Moon

저는 지구와 달이 어떻게 만들어졌는지

and why the Earth is so different from other planets.

지구가 다른 행성과 다른 이유는 무엇인지 알고 싶습니다.

The leading idea for the origin of the Earth and Moon

지구와 달의 기원을 설명하는 가장 주된 학설은

is called the "giant impact theory."

'거대 충돌 가설'입니다.

The theory states that a Mars-sized body struck the young Earth,

이 가설에 따르면 화성 크기의 천체가 생성 초기 지구에 충돌했고

and the Moon formed from the debris disk around the planet.

충돌이후 지구 주변을 돌던 파편들이 모여 달이 형성됐다는 거죠.

The theory can explain so many things about the Moon,

거대충돌설을 통해 달에 관한 많은 것들을 설명할 수 있습니다.

but it has a huge flaw:

하지만 큰 문제가 하나 있죠.

it predicts that the Moon is mostly made from the Mars-sized planet,

거대충돌설은 달을 형성한 건 대부분 화성 크기의 천체라고 가정합니다.

that the Earth and the Moon are made from different materials.

즉, 지구와 달은 다른 물질로 만들어졌다는 거죠.

But that's not what we see.

하지만 그건 사실이 아닙니다.

The Earth and the Moon are actually like identical twins.

지구와 달은 실제로 일란성 쌍둥이와 마찬가지입니다.

The genetic code of planets is written in the isotopes of the elements.

행성의 유전 암호는 원소의 동위원소에 쓰여져 있습니다.

The Earth and Moon have identical isotopes.

지구와 달의 동위원소는 동일합니다.

That means that the Earth and Moon are made from the same materials.

즉, 지구와 달은 같은 물질로 만들어졌다는 뜻이죠.

It's really strange that the Earth and the Moon are twins.

지구와 달이 쌍둥이라니 정말 이상하죠.

All of the planets are made from different materials,

모든 행성은 다른 물질로 이루어져 있습니다.

so they all have different isotopes,

따라서 행성의 동위원소는 모두 다르죠.

they all have their own genetic code.

행성마다 고유의 유전암호가 있습니다.

No other planetary bodies have the same genetic relationship.

유전적으로 같은 관계인 천체는 존재하지 않습니다.

Only the Earth and Moon are twins.

오직 지구와 달만이 쌍둥이죠.

When I started working on the origin of the Moon,

제가 달의 기원에 관한 연구를 시작했을 때,

there were scientists that wanted to reject the whole idea of the giant impact.

거대충돌설을 거부하고자 하는 과학자들이 있었습니다.

They didn't see any way for this theory to explain the special relationship

이들은 거대충돌설이 지구와 달의 특별한 관계를 설명할 수 있는

between the Earth and the Moon.

가능성을 전혀 찾지 못했죠.

We were all trying to think of new ideas.

우리는 새로운 학설을 찾기 위해 노력했습니다.

The problem was, there weren't any better ideas.

문제는 더 나은 가설이 없다는 사실이었습니다.

All of the other ideas had even bigger flaws.

다른 가설은 모두 더 큰 오류가 있었습니다.

So we were trying to rescue the giant impact theory.

그래서 우리는 거대충돌설을 살려보기로 했습니다.

A young scientist in my group suggested that we try changing the spin

저희 팀의 젊은 과학자 하나가 거대충돌설에서 회전 속도를 바꿔보자고

of the giant impact.

제안했습니다.

Maybe making the Earth spin faster could mix more material

지구 자전 속도를 빠르게 하면 더 많은 물질이 섞일 수 있고

and explain the Moon.

달의 기원을 설명할 수 있다는 거죠.

The Mars-sized impactor had been chosen

화성 크기의 충돌체가 선택되었습니다.

because it could make the Moon

이것이 달을 형성할 수도 있고

and make the length of Earth's day.

지구의 하루 길이를 결정할 수도 있으니까요.

People really liked that part of the model.

사람들은 모델링에서 이 부분을 좋아했습니다.

But what if something else determined the length of Earth's day?

하지만 만약 지구의 하루 길이를 다른 무언가가 결정했다면 어떨까요?

Then there would be many more possible giant impacts that could make the Moon.

그러면 달을 형성했을 수도 있는 수많은 거대충돌 가능성이 있을 겁니다.

I was curious about what could happen,

저는 무슨 일이 생길 수 있는지 궁금했습니다.

so I tried simulating faster-spinning giant impacts,

그래서 빠르게 회전하는 거대충돌 상황을 시뮬레이션해봤죠.

and I found that it is possible

그 결과 가능성을 발견했습니다.

to make a disk out of the same mixture of materials as the planet.

지구와 같은 물질로 이루어진 파편을 만들어 낼 수 있었죠.

We were pretty excited.

저희는 매우 흥분했습니다.

Maybe this was the way to explain the Moon.

아마도 이것이 달의 기원을 설명할 방법일 테니까요.

The problem is, we also found that that's just not very likely.

문제는 이런 결과가 나올 가능성이 너무나 희박하다는 것이었습니다.

Most of the time, the disk is different from the planet,

대부분의 경우 형성된 파편 원반은 지구 물질과 달랐습니다.

and it looked like making our Moon this way

달이 이런 식으로 만들어졌다는 건

would be an astronomical coincidence,

천문학적인 우연의 일치인 것처럼 보였습니다.

and it was just hard for everyone to accept the idea

달과 지구가 특별하게 연결된 것이 우연의 산물이라는 생각은

that the Moon's special connection to Earth was an accident.

모두가 쉽게 받아들이기 어려운 생각이었습니다.

The giant impact theory was still in trouble,

거대충돌설은 여전히 문제가 있었고

and we were still trying to figure out how to make the Moon.

우리는 달의 기원을 밝히기 위해 계속 노력하고 있었습니다.

Then came the day when I realized my mistake.

그러다 어느 날 제 실수를 깨닫게 되었습니다.

My student and I were looking at the data from these fast-spinning giant impacts.

저와 학생들은 고속 회전 거대충돌의 실험 데이터를 살펴보고 있었습니다.

On that day, we weren't actually thinking about the Moon,

그날 저희는 사실 달에 관해 생각하지 않았습니다.

we were looking at the planet.

지구만 들여다보고 있었죠.

The planet gets super-hot and partially vaporized

지구는 매우 뜨거워져서 부분적으로 기화했습니다.

from the energy of the impact.

충돌로 인한 에너지 때문이었죠.

But the data didn't look like a planet.

하지만 데이터는 행성의 것 같지가 않았어요.

It looked really strange.

정말 이상했습니다.

The planet was weirdly connected to the disk.

지구는 충돌 파편과 이상하게 연결돼 있었습니다.

I got that super-excited feeling

저는 엄청난 흥분을 느꼈습니다.

when something really wrong might be something really interesting.

완전히 잘못된 것이 정말 흥미로운 것일 수도 있었죠.

In all of my calculations,

저는 계산을 하면서

I had assumed there was a planet with a separate disk around it.

떨어져 나간 파편이 행성 주변을 돌고 있다고 가정했습니다.

Calculating what was in the disk as how we tested

파편들의 성분을 계산하면서

whether an impact could make the Moon.

충돌로 달이 형성될 수 있는지 실험하는 것이었죠.

But it didn't look that simple anymore.

하지만 더는 그렇게 간단해보이지 않았습니다.

We were making the mistake

저희가 실수를 하고 있었거든요.

of thinking that a planet was always going to look like a planet.

행성이 항상 행성처럼 보일 거라고 생각하는 실수를 했죠.

On that day, I knew that a giant impact was making something completely new.

그날 저는 거대 충돌로 완전히 새로운 무언가가 만들어졌다는 걸 알았습니다.

I've had eureka moments.

유레카를 외치는 순간들이 있는데

This was not one of them.

이건 그런 순간은 아니었습니다.

(Laughter)

(웃음)

I really didn't know what was going on.

무슨 일이 벌어지고 있는지 전혀 알지 못했습니다.

I had this strange, new object in front of me

저는 이 이상하고 새로운 물체와 마주했고

and the challenge to try and figure it out.

이게 무엇인지 알아내야 할 과제와 직면했습니다.

What do you do when faced with the unknown?

미지의 것과 조우하면 무엇을 하실 건가요?

How do you even start?

어디서부터 시작해야 할까요?

We questioned everything:

우리는 모든 것을 의심했습니다.

What is a planet?

행성이란 무엇인가?

When is a planet no longer a planet anymore?

행성이 더 이상 행성이 아닌 순간은 언제인가?

We played with new ideas.

저희는 여러가지 새로운 생각을 해보기 시작했습니다.

We had to get rid of our old way of thinking,

낡은 고정관념을 버려야 했습니다.

and by playing, I could throw away all of the data,

새로운 생각을 하면서

모든 데이터와 현실 세계의 모든 법칙을 버릴 수 있었죠.

all of the rules of the real world,

and free my mind to explore.

제 마음을 자유롭게 했습니다.

And by making a mental space

마음 속에 새로운 공간을 만들어

where I could try out outrageous ideas

여러가지 터무니없는 생각들을 해보면서

and then bring them back into the real world to test them,

그리고 그런 생각을 현실로 끌고 와 실험해보면서

I could learn.

저는 배울 수 있었습니다.

And by playing, we learned so much.

그 과정에서 우리는 많은 것을 배웠습니다.

I combined my lab experiments with computer models

저는 실험실 실험 결과와 컴퓨터 모델링을 결합했고

and discovered that after most giant impacts,

이런 결론을 내렸습니다. 대부분의 거대 충돌 이후

the Earth is so hot, there's no surface.

지구는 너무 뜨거워서 지표면이 없었다고.

There's just a deep layer of gas that gets denser and denser with depth.

지구에는 아주 깊은 가스층만 존재했고 깊을수록 밀도가 더 높아졌던 거죠.

The Earth would have been like Jupiter.

지구가 목성같았을 거예요.

There's nothing to stand on.

서있을 땅이 없죠.

And that was just part of the problem.

그것이 문제의 한 부분이었습니다.

I wanted to understand the whole problem.

저는 전체적인 문제를 이해하고 싶었어요.

I couldn't let go of the challenge to figure out what was really going on

거대충돌에서 무슨 일이 있었던 건지 알아내고 싶은 마음을 버릴 수 없었죠.

in giant impacts.

It took almost two years

거의 2년이 걸렸습니다.

of throwing away old ideas

기존의 생각을 모두 버리고

and building new ones

새로운 가설을 세워서

that we understood the data

데이터를 이해하고

and knew what it meant for the Moon.

그 결과가 달에게 어떤 의미인지 알아냈죠.

I discovered a new type of astronomical object.

저는 새로운 종류의 천체를 발견했습니다.

It's not a planet.

행성이 아니고

It's made from planets.

행성으로 만들어진 천체입니다.

A planet is a body whose self-gravity

이 행성은 중력이 너무 강해서

is strong enough to give it its rounded shape.

둥근 형태조차 유지할 수 없는 천체입니다.

It spins around all together.

행성은 자전을 하죠.

Make it hotter and spin it faster,

행성이 뜨거워지고 자전이 빨라지면

the equator gets bigger and bigger until it reaches a tipping point.

임계점에 다다를 때까지 적도가 계속 부풀어 오릅니다.

Push past the tipping point,

그 임계점을 넘어서면

and the material at the equator spreads into a disk.

적도에 있는 물질이 원반처럼 주변에 흩어집니다.

It's now broken all the rules of being a planet.

이건 이제 행성으로서 모든 규칙을 깨버린겁니다.

It can't spin around together anymore,

더 이상 함께 회전할 수 없습니다.

its shape keeps changing as it gets bigger and bigger;

크기가 점점 커지면서 모양이 계속 변화합니다.

the planet has become something new.

행성은 새로운 무언가가 되었습니다.

We gave our discovery its name:

우리는 우리가 발견한 이 천체에 이름을 붙였습니다.

synestia.

'시네스티아'입니다.

We named it after the goddess Hestia,

헤스티아 여신의 이름을 따서 만들었죠.

the Greek goddess of the hearth and home,

난로와 가정을 담당하는 그리스 여신인데

because we think the Earth became one.

저희는 지구가 그렇게 됐다고 생각하거든요.

The prefix means "all together,"

접두사는 "함께"라는 뜻이죠.

to emphasize the connection between all of the material.

모든 물질 간의 관계를 강조하고 싶었습니다.

A synestia is what a planet becomes

시네스티아는 행성에 회전타원체 형태의 한계를 넘는

when heat and spin push it over the limit of a spheroidal shape.

열과 회전력이 주어졌을 때 나타나는 결과물입니다.

Would you like to see a synestia?

시네스티아를 보고 싶으신가요?

(Cheers)

(환호)

In this visualization of one of my simulations,

제 시뮬레이션 중 하나를 시각화한 것인데요.

the young Earth is already spinning quickly from a previous giant impact.

초기 지구는 이전의 거대 충돌 여파로 이미 빠르게 자전하고 있습니다.

Its shape is deformed, but our planet would be recognizable

형태는 망가졌지만 표면의 물 덕분에

by the water on its surface.

지구인 걸 알 수 있죠.

The energy from the impact vaporizes the surface,

충돌의 에너지가

지표면과 물, 대기를 기화시키고

the water, the atmosphere,

and mixes all of the gases together in just a few hours.

단 몇 시간만에 모든 가스를 함께 섞어버립니다.

We discovered that many giant impacts make synestias,

거대 충돌이 대부분 시네스티아를 만들어내지만

but these burning, bright objects don't live very long.

뜨겁고 밝은 시네스티아가 오래 가지 않는다는 걸 알아냈죠.

They cool down, shrink and turn back into planets.

금방 온도가 내려가고, 줄어들면서 다시 행성 상태로 돌아옵니다.

While rocky planets like Earth were growing,

지구와 같은 암석형 행성은

they probably turned into synestias one or more times.

과거에 한 번 이상은 시네스티아로 바뀌었을 것입니다.

A synestia gives us a new way to solve the problem of the origin of the Moon.

시네스티아는 달의 기원에 관한 문제를 해결할

새로운 방법을 제시합니다.

We propose that the Moon formed inside a huge, vaporous synestia.

우리는 증기로 가득하고 거대한 시네스티아 안에서 달이 형성됐다고 주장합니다.

The Moon grew from magma rain

달은 기화한 바위 증기가 응축된 마그마 비 속에서 생성됐습니다.

that condensed out of the rock vapor.

The Moon's special connection to Earth

달이 지구와 특별하게 연결되어 있는 것은

is because the Moon formed inside the Earth

달이 지구 내부에서 형성됐기 때문입니다.

when Earth was a synestia.

지구가 시네스티아 형태였을 때였죠.

The Moon could have orbited inside the synestia for years,

달은 수년 동안 시네스티아 형태의 지구 내부에서 공전하면서

hidden from view.

숨겨져 있었을 겁니다.

The Moon is revealed by the synestia cooling and shrinking

시네스티아가 차가워지고 크기가 줄면서 마침내 달이 모습을 드러냈습니다.

inside of its orbit.

The synestia turns into planet Earth

시네스티아는 지구로 바뀌기 전에

only after cooling for hundreds of years longer.

수백 년 이상 냉각됐을 것입니다.

In our new theory,

저희의 새로운 이론에서는

the giant impact makes a synestia,

거대 충돌이 시네스티아를 만들었고

and the synestia divides into two new bodies,

시네스티아는 두 개의 천체로 나눠져

creating our isotopically identical Earth and Moon.

동위원소가 정확히 일치하는 지구와 달을 만들어낸 것입니다.

Synestias have been created throughout the universe.

시네스티아는 우주 여기저기서 형성되어왔습니다.

And we only just realized that by finding them in our imagination:

하지만 우리는 상상력을 통해 이제서야 그 존재를 발견해냈죠.

What else am I missing in the world around me?

제가 이 세상에 관해서 또 무엇을 놓치고 있는 걸까요?

What is hidden from my view by my own assumptions?

제 고정관념 때문에 가려진 시야에 무엇이 숨겨져 있을까요?

The next time you look at the Moon,

다음에 달을 바라볼 때면

remember:

이걸 기억하세요.

the things you think you know

여러분이 안다고 생각하는 것들이

may be the opportunity to discover something truly amazing.

정말 멋진 발견을 해낼 기회일지도 모릅니다.

(Applause)

(박수)