{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Lunar Magma Ocean White Background.gif|섬네일|달의 마그마 바다가 결정화되는 단면도로, 처음 생기는 감람석은 마그마보다 무거워 안쪽으로 가라앉으며, 80%가량이 결정화되면 밀도가 낮은 사장석이 형성되어 위로 떠올라 달의 원시 지각을 형성한다.|262x262px]]

'''달의 마그마 바다'''({{lang|en|Lunar Magma Ocean}}, '''LMO''')는 [[달]] 표면에 존재했을 것이라 추정되는, 용융된 암석의 층이다. 달의 마그마 바다는 달이 형성된 약 45억 년 전에서<ref name=":1">{{저널 인용|last1=Touboul|first1=Mathieu|last2=Kleine|first2=Thorsten|last3=Bourdon|first3=Bernard|last4=Palme|first4=Herbert|last5=Wieler|first5=Rainer|date=February 2009|title=Tungsten isotopes in ferroan anorthosites: Implications for the age of the Moon and lifetime of its magma ocean|journal=Icarus|volume=199|issue=2|pages=245–249|doi=10.1016/j.icarus.2008.11.018|issn=0019-1035}}</ref> 그 후 몇천만에서 몇억 년가량 존재했으리라 추산된다. 달의 마그마 바다는 [[거대충돌 가설|거대충돌]]로 인해 달이 급격히 형성됨으로 인한 [[열역학]]적 결과로, 달이 충돌 파편에서 [[강착]]될 때 [[위치 에너지]]가 [[열에너지]]로 전환되었고, 달이 1달에서 1년 사이 급격하게 강착되면서<ref>{{저널 인용|last1=Ida|first1=Shigeru|last2=Canup|first2=Robin M.|last3=Stewart|first3=Glen R.|date=September 1997|title=Lunar accretion from an impact-generated disk|journal=Nature|volume=389|issue=6649|pages=353–357|doi=10.1038/38669|s2cid=19073356|issn=0028-0836}}</ref><ref>{{저널 인용|last=Kokubo|first=E|date=December 2000|title=Evolution of a Circumterrestrial Disk and Formation of a Single Moon|journal=Icarus|volume=148|issue=2|pages=419–436|doi=10.1006/icar.2000.6496}}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Takeda|first1=Takaaki|last2=Ida|first2=Shigeru|date=2001-10-10|title=Angular Momentum Transfer in a Protolunar Disk|journal=The Astrophysical Journal|volume=560|issue=1|pages=514–533|doi=10.1086/322406|s2cid=119060440|issn=0004-637X|url=http://cds.cern.ch/record/513639}}</ref> 열에너지가 [[열복사]]할 시간이 충분하지 않아 달 표면에 갇혔다. 마그마 바다의 이후 과정을 통해, 달의 지각이 사장질인 이유, [[유로퓸 이상]], [[KREEP]] 물질을 설명할 수 있다.

달의 마그마 바다는 1970년 두 연구 단체가 각각 [[아폴로 11호]]에서 채취한 사장암 파편을 분석하여 처음 제안하였다.<ref>{{저널 인용|last1=Smith|first1=J. V.|last2=Anderson|first2=A. T.|last3=Newton|first3=R. C.|last4=Olsen|first4=E. J.|last5=Wyllie|first5=P. J.|date=July 1970|title=A Petrologic Model for the Moon Based on Petrogenesis, Experimental Petrology, and Physical Properties|journal=The Journal of Geology|volume=78|issue=4|pages=381–405|doi=10.1086/627537|issn=0022-1376}}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Wood|first1=J. A.|last2=Dickey|first2=J. S.|last3=Marvin|first3=U. B.|last4=Powell|first4=B. N.|date=1970-01-30|title=Lunar Anorthosites|journal=Science|volume=167|issue=3918|pages=602–604|doi=10.1126/science.167.3918.602|pmid=17781512|s2cid=20153077|issn=0036-8075}}</ref><ref>{{웹 인용|url=https://curator.jsc.nasa.gov/lunar/samplecatalog/sampleinfo.cfm?sample=10085|title=Apollo Sample Description|website=curator.jsc.nasa.gov|access-date=2019-09-29}}</ref> 아폴로 계획에서 채취한, 철질 사장암은 90% 이상이 사장석으로 이루어져 있었다.<ref>{{웹 인용|url=http://www.psrd.hawaii.edu/April04/lunarAnorthosites.html|title=PSRD: The Oldest Moon Rocks|website=www.psrd.hawaii.edu|access-date=2019-09-27}}</ref> 구체적으로는, 철질 사장석은 [[칼슘]]을 단원소로 가진 사장석을 포함하였다.<ref>{{저널 인용|last1=Dowty|first1=Eric|last2=Prinz|first2=Martin|last3=Keil|first3=Klaus|date=November 1974|title=Ferroan anorthosite: A widespread and distinctive lunar rock type|journal=Earth and Planetary Science Letters|volume=24|issue=1|pages=15–25|doi=10.1016/0012-821x(74)90003-x|issn=0012-821X}}</ref> 달의 사장암 순도가 높고 사장암의 녹는점은 높은 편이라는 점에서, 과거에 달의 상층부가 용융 상태였음을 알 수 있다.<ref>{{서적 인용|title=Exploring geology|last=Reynolds, Stephen J.|others=Shaw, Cynthia C.|isbn=9780078022920|edition= Fourth|location=New York, NY|pages=123|oclc=892304874|date = 2015-01-12}}</ref>

[[파일:Lunar Ferroan Anorthosite (60025).jpg|섬네일|[[아폴로 16호]]가 채취한 철질 사장암 표본([https://curator.jsc.nasa.gov/lunar/samplecatalog/sampleinfo.cfm?sample=60025 표본 60025]).|217x217px]]

== 초기 상태 ==
[[파일:Estimates of the Initial Lunar Magma Ocean Chemical Composition.png|섬네일|중량 백분율로 나타낸, 달의 마그마 바다의 화학적 구성에 대해 발표된 7개 추정치(A~G). TiO<sub>2</sub>나 Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 등 경미한 원소는 나타내지 않았다. [A]<ref name=":8" /><ref name="Elardo 3024–3045">{{저널 인용|last1=Elardo|first1=Stephen M.|last2=Draper|first2=David S.|last3=Shearer|first3=Charles K.|date=June 2011|title=Lunar Magma Ocean crystallization revisited: Bulk composition, early cumulate mineralogy, and the source regions of the highlands Mg-suite|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|volume=75|issue=11|pages=3024–3045|doi=10.1016/j.gca.2011.02.033|issn=0016-7037}}</ref> [B]<ref>{{저널 인용|last=O'Neill|first=H.St.C|date=April 1991|title=The origin of the moon and the early history of the earth—A chemical model. Part 1: The moon|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|volume=55|issue=4|pages=1135–1157|doi=10.1016/0016-7037(91)90168-5|issn=0016-7037}}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Schwinger|first1=S.|last2=Breuer|first2=D.|date=2018-12-01|title=Modeling the Thermochemical Evolution of the Lunar Magma Ocean using Igneous Crystallization Programs|journal=AGU Fall Meeting Abstracts|volume=31|pages=P31G–3778|bibcode=2018AGUFM.P31G3778S}}</ref> [C]<ref name=":7">{{저널 인용|last=Longhi|first=John|date=December 2006|title=Petrogenesis of picritic mare magmas: Constraints on the extent of early lunar differentiation|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|volume=70|issue=24|pages=5919–5934|doi=10.1016/j.gca.2006.09.023|issn=0016-7037}}</ref><ref name="Elardo 3024–3045"/> [D]<ref name=":0">{{저널 인용|last1=Elkins-Tanton|first1=Linda T.|last2=Burgess|first2=Seth|last3=Yin|first3=Qing-Zhu|date=April 2011|title=The lunar magma ocean: Reconciling the solidification process with lunar petrology and geochronology|journal=Earth and Planetary Science Letters|volume=304|issue=3–4|pages=326–336|doi=10.1016/j.epsl.2011.02.004|issn=0012-821X}}</ref> [E]<ref>{{저널 인용|last1=Morgan|first1=John W.|last2=Hertogen|first2=Jan|last3=Anders|first3=Edward|date=June 1978|title=The moon: Composition determined by nebular processes|journal=The Moon and the Planets|volume=18|issue=4|pages=465–478|doi=10.1007/bf00897296|s2cid=122394276|issn=0165-0807}}</ref> [F]<ref>{{저널 인용|last1=Ringwood|first1=A. E.|last2=Kesson|first2=S. E.|date=1976-04-01|title=A dynamic model for mare basalt petrogenesis|journal=Lunar and Planetary Science Conference Proceedings|volume=7|pages=1697–1722|bibcode=1976LPSC....7.1697R}}</ref> [G]<ref>{{저널 인용|last=Warren|first=Paul H.|date=1986-03-30|title=Anorthosite assimilation and the origin of the Mg/Fe-related bimodality of pristine moon rocks: Support for the magmasphere hypothesis|journal=Journal of Geophysical Research: Solid Earth|volume=91|issue=B4|pages=331–343|doi=10.1029/jb091ib04p0d331|issn=0148-0227}}</ref>|350x350px]]

달의 마그마 바다의 초기 상태를 결정하기 위해서는 3개 인자, 화학적 조성, 깊이, 온도가 중요한 영향을 끼치는데, 이 세 인자로서 열역학적 진화 과정이 결정되기 때문이다. 달의 마그마 바다에 대해서는 불확실성이 있지만, 보통 사용하는 수치는 47.1% SiO<sub>2</sub>, 33.1% MgO, 12.0% FeO, 4.0% Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 3.0% CaO에 초기 깊이 1000 km, 온도 1900 K이다.<ref name=":0" />

=== 초기 화학 조성과 깊이 ===
달의 마그마 바다의 초기 화학 조성은 달 표본의 성분과, 현재 달 지각의 성분 및 두께에서 결정할 수 있다. 컴퓨터 모델링에서는 화학 조성을 기본 분자 SiO<sub>2</sub>, MgO, FeO, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, CaO의 중량 백분율로 정의하며, 조성 자체는 지구의 맨틀과 유사하며, 내화물질의 구성비가 큰 증대가 일어나지 않는다는 차이가 있다.<ref name=":8">{{서적 인용|title=Planetary Science: A Lunar Perspective|last=Taylor|first=Stuart|publisher=Lunar and Planetary Institute|year=1982}}</ref><ref name=":7" />)

초기 깊이 추정은 100 km부터 달의 반지름 전체까지 다양하다.<ref>{{저널 인용|last1=Andrews-Hanna|first1=J. C.|last2=Asmar|first2=S. W.|last3=Head|first3=J. W.|last4=Kiefer|first4=W. S.|last5=Konopliv|first5=A. S.|last6=Lemoine|first6=F. G.|last7=Matsuyama|first7=I.|last8=Mazarico|first8=E.|last9=McGovern|first9=P. J.|date=2012-12-05|title=Ancient Igneous Intrusions and Early Expansion of the Moon Revealed by GRAIL Gravity Gradiometry|journal=Science|volume=339|issue=6120|pages=675–678|doi=10.1126/science.1231753|pmid=23223393|s2cid=18004181|issn=0036-8075}}</ref><ref name=":0" /><ref>{{저널 인용|last1=Rapp|first1=J. F.|last2=Draper|first2=D. S.|date=2018-04-16|title=Fractional crystallization of the lunar magma ocean: Updating the dominant paradigm|journal=Meteoritics & Planetary Science|volume=53|issue=7|pages=1432–1455|doi=10.1111/maps.13086|issn=1086-9379}}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Solomon|first1=S. C.|last2=Chaiken|first2=J.|date=1976-04-01|title=Thermal expansion and thermal stress in the moon and terrestrial planets - Clues to early thermal history|journal=Lunar and Planetary Science Conference Proceedings|volume=7|pages=3229–3243|bibcode=1976LPSC....7.3229S}}</ref>

== 결정화 단계 ==
[[광물]]이 [[결정화]]되는 구체적인 순서는 마그마 바다의 초기 상태에 기인한다. [[보언의 반응 계열]]을 따르면, [[감람석]]과 [[휘석]]이 제일 먼저 결정화된다. 이 광물은 주변 마그마보다 밀도가 높아 아래로 침강하게 되어, 마그마 바다는 바닥부터 굳는 것으로 보이게 된다. 마그마 바다가 80%가량 결정화되면, 사장석이 다른 광물과 함께 결정화되고, 사장석이 주를 이루는 사장암은 위로 떠올라 달의 원시 지각을 형성한다.

== 기간 ==
달의 마그마 바다는 달의 형성 이후 몇천만에서 몇억 년가량 존재했을 것으로 보인다. 달의 형성 시기는, 태양계의 형성 시기로 추정되는 [[칼슘-알루미늄 포유물]]의 형성 이후 5200만 ~ 1억 5200만 년 사이로 추정되며,<ref name=":1" /> 마그마 바다의 정확한 형성 시기는 따라서 불명이다. 반면 마그마 바다가 사라진 시기는 철질 사장암 표본 60025(43억 6000만±300만)와 KREEP의 추정 연도(43억 6800만±2900만)로서 비교적 정확히 추산할 수 있는데,<ref name=":2" /> 만약 달이 일찍, 태양계 형성 후 5200만 년 후에 형성되었다면 표본과 KREEP 연도를 마그마 바다가 완전히 결정화된 시점으로 보아, 마그마 바다의 지속 기간은 1억 5500만 년이 된다. 이 경우 컴퓨터 모형에서는 [[조석 가열]] 등 어떠한 가열원이 있어 마그마 바다의 결정화를 지연시켜야 한다는 결과가 나온다.<ref name=":3">{{저널 인용|last1=Chen|first1=Erinna M.A.|last2=Nimmo|first2=Francis|date=September 2016|title=Tidal dissipation in the lunar magma ocean and its effect on the early evolution of the Earth–Moon system|journal=Icarus|volume=275|pages=132–142|doi=10.1016/j.icarus.2016.04.012|issn=0019-1035}}</ref><ref name=":4">{{저널 인용|last1=Perera|first1=Viranga|last2=Jackson|first2=Alan P.|last3=Elkins-Tanton|first3=Linda T.|last4=Asphaug|first4=Erik|date=May 2018|title=Effect of Reimpacting Debris on the Solidification of the Lunar Magma Ocean|journal=Journal of Geophysical Research: Planets|volume=123|issue=5|pages=1168–1191|doi=10.1029/2017je005512|issn=2169-9097|hdl=10150/628510|s2cid=55542872|hdl-access=free}}</ref> 만약 달이 늦게, 1억 5200만 년 즈음 형성되었다면, 표본과 KREEP 연도를 통해 5500만 년 동안 존재했다는 결과가 나오며, 마그마 바다를 가열한 열원이 없었다는 뜻이 된다.
[[파일:Early Lunar Timeline.png|left|섬네일|500x500px|가장 신뢰도가 높은 철질 사장암 표본의 나이는 빨간 사각형으로(오차 막대의 크기가 사각형보다 작다), 최초 [[KREEP]] 형성층의 나이는 청록색 삼각형으로 표시되어 있다.<ref name=":2">{{저널 인용|last1=Borg|first1=Lars E.|last2=Gaffney|first2=Amy M.|last3=Shearer|first3=Charles K.|date=2015|title=A review of lunar chronology revealing a preponderance of 4.34–4.37 Ga ages|journal=Meteoritics & Planetary Science|volume=50|issue=4|pages=715–732|doi=10.1111/maps.12373|issn=1945-5100}}</ref> 가장 오래 전과<ref name=":5">{{저널 인용|last1=Alibert|first1=Chantal|last2=Norman|first2=Marc D.|last3=McCulloch|first3=Malcolm T.|date=July 1994|title=An ancient Sm-Nd age for a ferroan noritic anorthosite clast from lunar breccia 67016|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|volume=58|issue=13|pages=2921–2926|doi=10.1016/0016-7037(94)90125-2|issn=0016-7037}}</ref> 가장 최근의<ref name=":6">{{저널 인용|last1=Borg|first1=Lars|last2=Norman|first2=Marc|last3=Nyquist|first3=Larry|last4=Bogard|first4=Don|last5=Snyder|first5=Greg|last6=Taylor|first6=Larry|last7=Lindstrom|first7=Marilyn|date=October 1999|title=Isotopic studies of ferroan anorthosite 62236: a young lunar crustal rock from a light rare-earth-element-depleted source|journal=Geochimica et Cosmochimica Acta|volume=63|issue=17|pages=2679–2691|doi=10.1016/s0016-7037(99)00130-1|issn=0016-7037}}</ref> 철질 감람암 표본값은 회색 동그라미로 나타나 있다.]]
과거에는 철질 감람암 간 나이 차이를 통해 마그마 바다의 지속 기간을 측정하려 하였으나, 표본 나이의 오차가 너무 크고, 충돌이 일어나면 표본의 나이가 바뀐다는 점으로 인한 문제가 있다. 가장 오래 된 철질 감람암 표본은 67016으로 45억 6000만±7000만 년이고,<ref name=":5" /> 가장 최근은 62236으로 42억 9000만±600만 년으로,<ref name=":6" /> 둘 사이의 차이는 2700만 년으로 이 수치에 따르면 위와 마찬가지로 다른 가열원이 있어야 한다.<ref name=":3" />

== 반론 ==
마그마 바다 이론에 대한 대표적인 대안은 단계적 마그마화 이론이다.<ref>{{저널 인용|last1=Gross|first1=J.|last2=Treiman|first2=A. H.|last3=Mercer|first3=C. N. M.|date=March 2012|title=Sinking the Lunar Magma Ocean: New Evidence from Meteorites and the Return of Serial Magmatism|journal=Lunar and Planetary Science Conference|issue=1659|pages=2306|bibcode=2012LPI....43.2306G}}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Gross|first1=Juliane|last2=Treiman|first2=Allan H.|last3=Mercer|first3=Celestine N.|date=February 2014|title=Lunar feldspathic meteorites: Constraints on the geology of the lunar highlands, and the origin of the lunar crust|journal=Earth and Planetary Science Letters|volume=388|pages=318–328|doi=10.1016/j.epsl.2013.12.006|issn=0012-821X}}</ref>
{{clear}}

== 각주 ==
{{각주}}

{{달}}

[[분류:달의 지질]]