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사라진 달의 자기장 수수께끼
: 발전기 이론은 달의 이전 자기장을 설명할 수 있는가?
(The Moon’s former magnetic field)
Russell Humphreys

달의 과거 자기장은 진화론자에게는 어려운 난제이나 창조론자에게는 아니다.

오늘날 지구의 위성인 달(moon)에는 자기장(magnetic field)이 없다. 그러나 1970년대 아폴로 우주선의 비행사들은 현재의 지구 자기장 보다 더 강한 달 자기장 속에서 형성된 것으로 보이는 달 지각의 월석을 가지고 돌아왔다[1]. 이것은 수십억 년의 오래된 태양계 나이를 믿는 우주과학자들에게는 설명하기 어려운 심각한 문제를 초래했다. 행성의 자기장을 설명하는 ‘발전기(dynamo)’ 이론은 아직까지 완벽하게 검증된 이론이 아니다. 이 이론은 굉장히 큰 유체핵(fluid core)의 존재와 그것의 매우 빠른 회전을 요구하고 있다. 달은 이 두 가지 요건들을 모두 충족시키지 않는다. 그러므로 달이 과거에 어떻게 강한 자기장을 발생시킬 수 있었을까를 밝혀내는 것은 학문적으로 매우 어려운 난제가 되고 있다.
 

 그림 1. 달은 작은 핵을 가지고 있으며, 그 일부분만이 액체 상태이다.

‘발전기’가 지구 자기장을 생성한다는 주장은 아직 이론, 컴퓨터 시뮬레이션
및 실험으로 증명되지 않았다.

최근 영국 네이처 지에 게재된 두 논문은[2, 3] 이 문제를 해결해보려는 시도였다. 비록 이 두 논문이 유명 학술지에 실려 화제가 되기는 했지만, 조금만 자세히 살펴보면 그 문제점을 전혀 해결하고 있지 못함을 쉽게 알 수 있다. 한 논문은 달이 지구에 가까이 있었을 때, 조석력이 달 유체핵을 움직였다고(stirring) 주장하고 있고, 또 다른 논문은 운석 충돌이 달의 핵을 움직였다고 주장하고 있었다. 그들의 추정이 맞는다면, 달 유체핵의 유동은 합리적인 결과일 수 있다. 그러나 다음의 두 가정들은 매우 의심스러운 것들이다 :

(가정1) 지구 핵에는 스스로 유지되는 ‘발전기’(dynamo, 전기발생기)가 존재한다.

(가정2) 달의 핵은 훨씬 부적합한 조건임에도 불구하고, 주장되고 있는 지구 핵 ‘발전기’를 모방하고 있다.
 

행성의 자기장 발전기는 잘 작동될 수 있는 것일까?

1919년 조셉 라머(Joseph Larmor) 경이 제안한 이래 ‘발전기 이론(dynamo theory)’은 여러 버전으로 존재하고 있다. 그의 이론에 의하면 지구 핵의 유체 이동이 전기발전기(영국에서는 이를 ‘다이나모’라고 함)와 같은 역할을 하여 지구 자기장을 형성하는 전류를 만들어냈다고 주장한다[4]. 그러나 저명한 과학자들이 제시한 일련의 ‘反다이나모’ 수학이론들에 의하면[5], 유체와 전류의 어떤 간단한 구성으로는 자기장을 발생시킬 수 없다는 것이다. 간단한 (수학적) 해결책이 배제되게 되자, 발전기 이론은 점점 더 복잡해지기 시작했다. 이제는 매우 복잡해진 이론이 되어서, 실제 환경에서 올바르게 작동될 수 있었다는 사실을 증명하는 데에는 더욱 큰 수학적인 어려움에 봉착해있다[6].
 

.그림 2. 전기발전기 속의 복잡한 전선들.

발전기는 절연된 구리 전선이 코일처럼 감겨진 형태로 존재하고 있는데, 이를 관찰해 본 사람이라면 누구나 ‘발전기’ 이론이 이론상 문제가 있음을 알 수 있다. 어떠한 절연 전선도 없는데, 어떻게 지구 핵과 같은 구형 전도체가 전류를 길고 구불구불한 길을 따라 내보낼 수 있는가? 그러한 유도 배선이 없음에도, 이 전류들은 지구 자전축 둘레와 같은 가장 단순한 경로를 따라 흘러 나가야 하며, 또한 단지 수 천 년 후에는 감쇠하여 사라져야 한다[7]. 그들의 주장에 따라 수십억 년 동안 행성의 자기장이 유지되기 위해서는 ‘발전기’가 절대적으로 필요하다. 그래서 수십억 년 연대를 주장하는 사람들은 하나의 ‘발전기’가 작동되기 시작했고, 지금도 작동되면서 일정한 자기장을 유지하고 있다는 근거 없는 추정을 계속 해오고 있다.
 
지구물리학자들은 ‘발전기’ 이론들의 수학적 복잡성을 회피하기 위하여 ‘발전기’의 동작을 대형 컴퓨터로 시뮬레이션을 시도해 오고 있다. 그러나 컴퓨터들은 유체핵 안의 중요한 소규모 난류(turbulence)에 대하여 현실적인 시뮬레이션을 할 수 없었다. 최근 한 연구자는 ”초대형 슈퍼컴퓨터조차도 아직은 어떻게 행성 발전기가 스스로 발생되고 또 유지되는지 그 현상을 시뮬레이션 해낼 수 없다” 라고 말했다[8]. 그리고 나서 그는 실험실에서 ‘발전기’ 작동을 시뮬레이션 하기 위한 최근의 시도를 기술하였다. 그러나 그의 연구실의 실험과 다른 실험들은[9] 행성의 핵 안에서 상상될 수 있는 어떤 구조보다 훨씬 더 복잡한 배치를 가지는 것이었다. 그들은 사실상 다른 타입의 인공적인 전기 발전기를 가지고 실험하고 있었던 것이다.

그러므로 ‘발전기’로부터 지구 자기장이 생성된다는 주장은 아직 이론적으로나, 컴퓨터 시뮬레이션 상으로나, 실험적으로 증명된 것이 아니다. 90년 이상에 걸친 오랜 연구에도 불구하고 이 이론은 과학적 증거가 불충분하며, 열역학 제2법칙과 같은 물리학의 기본법칙을 고려해 볼 때에도, 지구 핵 안에 스스로 유지되는 ‘발전기’가 존재한다는 사실은 불가능한 것으로 판단된다. 그러므로 새로운 달 자기장 이론에서 (1)번 가정, 즉 지구에 ‘발전기’가 작동되고 있다는 가정은 매우 의심스러운 것이다.
 
달에서의 조건들이 ‘발전기’가 작동될 수 있도록 했을 것이라는 (2)번 가정은 더욱 의심스러운 것이다. 이유는 달의 핵은 지구의 핵보다 매우 작으며, 달은 지구보다 매우 느리게 회전하기 때문이다. 만약 지구에서 ‘발전기’가 존재하지 않는다면, 달에서는 훨씬 더 존재할 수 없지 않겠는가? 새로운 논문들은 이러한 문제점(1)과 문제점(2)를 다루지 않고 있다. 그 논문들은 ‘발전기’에 어떻게 기계적 동력이 제공되었을 것인가에만 관심을 둘 뿐이며, 어떻게 달에서 그것이 작동될 수 있었을 것인가에는 관심을 두지 않고 있다.
 
마지막으로 이 새로운 두 이론은 부적절한 해결책을 제시했음에도 불구하고, 지구 자기장의 십 분의 일에 해당하는 매우 약한 자기장을 가지고 있는 월석만을 다루고 있었다. 이 이론들은 10배나 강한 자기장을 기록하고 있는 지구 암석을 설명하는 데에도 부족한 것이었다[10].
 

창조과학에서 달의 자기장은 문제가 되지 않는다.
 
한편 창조론자에게 달의 과거 자기장은 문제가 되지 않는다. 십 수 년 전 필자는 하나님께서 어떻게 행성 자기장을 유발하는 전류의 흐름을 시작하게 하셨는지에 관하여 성경에 기초한 한 이론을 제시한 바 있다[11]. 그 이론은 달의 초기 자기장의 세기뿐 아니라, 태양계 안에 존재하는 큰 천체들의 현존하는 자기장에 대해서도 설명할 수 있었다. 최근에 필자는 그 이론을 별들과 은하계까지 확장하였는데, 그 영역에서도 매우 조화롭고 일치되는 결과가 발견되었다[12].
 
자기장의 기원에 관한 필자의 이론이 옳은가 여부에 상관없이, 오늘날 달에는 자기장이 존재하지 않는다는 사실을 설명하는 것은 매우 쉽다. 간단한 전자기 이론에 따르면, 달과 같은 작은 핵 안에서의 전기 흐름의 반감기는 단지 수백 년에 불과하다[13]. 따라서 성경적 연대로 대략 6000년이 경과한 후에는 측정할 수 있는 자기장은 모두 사라지게 되며, 이것은 현재의 관측 사실과 일치한다.
 
이와 같이 달의 자기장 데이터는 성경에 기록된 그대로 달의 창조 연대가 오래되지 않았다는 사실을 강력하게 지지하고 있으며, 달의 나이가 수십억 년이 되었다고 믿는 사람들에게는 매우 심각한 장애물이 되고 있는 것이다.


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Further reading
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References and Notes
1. Stephenson, A., Runcorn, K. and Collinson, D., On changes in the intensity of the ancient lunar magnetic field, Proceedings of the Sixth Lunar Science Conference, Pergamon Press, New York pp. 3049–3062, 1975. For example, accurate tests on sample number 62235, a basalt taken by Apollo 15 astronauts near the Descartes highlands, showed it had cooled down in a 1.2 Gauss magnetic field, twice as strong as the 0.6 Gauss field at the Earth’s magnetic poles today.
2. Dwyer, C.A., Stevenson, D.J. and Nimmo, F., A long-lived lunar dynamo driven by continuous mechanical stirring, Nature 479:212–214, 10 November 2011.
3. Le Bars, M., Wieczorek, M.A., Karatekin, Ö, Cébron, C. and Laneuville, M., Am impact-driven dynamo for the early Moon, Nature 479:215–218, 10 November 2011.
4. Larmor, J., Possible rotational origin of magnetic fields of Sun and Earth, Electrical Review 85:212, 1919.
5. Backus, G.E. and Chandrasekhar, S., On Cowling’s theorem on the impossibility of self-maintained axisymmetric homogenous dynamos, Proceedings of the National Academy of Sciences 42(3):105–108. March 15, 1956. The last line says, 'We conclude, therefore, that no steady-state axisymmetric dynamo with constant conductivity and density can exist if [its magnetic lines of force are reasonably smooth].”
6. Brandenburg, A. and Subramanian, K., Astrophysical magnetic fields and nonlinear dynamo theory. Physics Reports 417:1–209. 2005. Online at http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.160.1013&rep=rep1&type=pdf
7. Barnes, T.G., Electromagnetics of the Earth’s field, and evaluation of electric conductivity, current, and joule heating in the Earth’s core. Creation Research Society Quarterly 9(4):222–230. March, 1973.
8. Schwarzschild, B., Turbulent liquid-sodium flow induces magnetic dipole in a laboratory analogue of the geodynamo, Physics Today 59(2):13–15, February 2006.
9. Gailis, A., Lieslausis, O. and Platacis, E., Laboratory experiments on hydromagnetic dynamos, Reviews of Modern Physics 74(4):973–989, October 2002.
10. Stephenson et al., ref. 1 above, and Fig. 2 of Dwyer et al., ref. 2 above. Note in the latter how many data points are well above even the most optimistic dashed line for the theory. 100 microTesla = 1 Gauss.
11. Humphreys, D.R., The creation of planetary magnetic fields. Creation Research Society Quarterly 21(3):140-149. December, 1984. See the section titled 'The Moon” on pp. 144–145, along with its references. Archived online at http://www.creationresearch.org/crsq/articles/21/21_3/21_3.html.
12. Humphreys, D.R., The creation of cosmic magnetic fields; in: Snelling, A.A. (ed.), Proceedings of the Sixth International Conference on Creationism, Creation Science Fellowship, Pittsburgh, PA and Institute for Creation Research, Dallas, TX, pp. 213–230, 2008. Archived online at http://www.icr.org/i/pdf/technical/The-Creation-of-Cosmic-Magnetic-Fields.pdf
13. Humphreys, ref. 11, p. 143, eq. (4).


 

출처 : Creation, 2011. 11. 15.
URL : http://creation.com/moons-magnetic-puzzle
번역자 : 류승원

관련 자료 링크:

1. 새로운 달의 뒷면 사진들은 젊은 달을 가리키고 있다. (New Images Show Far Side of the Moon Looks Young)
2. 달의 가스 분출은 최근의 지질활동을 가리킨다. : 젊은 달의 또 다른 증거 (Moon Gas Indicates Recent Geologic Activity)
3. 달 : 밤을 지배하는 빛 (The moon: the light that rules the night)
4. 달은 정말로 오래 되었는가? : 달의 후퇴율로 추정해 본 달의 나이 (Is the moon really old?)
5. 달의 기원에 대한 ‘거대 충돌’ 가설의 문제점들 (Problems for 'giant impact' origin of moon)
6. 달의 후퇴율 : 그것은 젊은 우주를 지지하는가? (Lunar recession: does it support a young universe?)
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12. 수성의 자기장 (Mecury's Magnetic Field)
13. 젊은 지구(The Young Earth) 7장. 전 세계에 걸친 물리적 작용 1 (C-14 연대측정과 지구 자기장)
14. 젊은 지구(The Young Earth) 7장. 전 세계에 걸친 물리적 작용 2 (판구조론, 지구 자기장, 대기 중 헬륨)
15. 자기장 하늘이 무너지고 있다 (The Magnetic Sky is Falling)
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18. 수성의 자기장 지각은 창조론의 예측과 일치했다. (Mercury's Magnetic Crust Fulfills Creation Prediction)
19. 달의 중심부는 아직도 뜨거웠다. (Moon Still Has Hot Core)
 
 
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