달과 크레이터

갈릴레이의 달? 크레이터에 대한 논쟁 크레이터를 찾아서 달에서 가져온 돌 창세기의 돌 마그마의 바다 달은 어떻게 만들어졌을까? 행성계 형성 시나리오

갈릴레이의 달
그림 1. 달 표면 사진. 표면에는 크고 작은 무수히 많은 크레이터가 관찰된다.	우리를 태운 열차는 지금 달을 향하고 있다. 우리들의 기억 속에는 달에 대한 수많은 일화가 들어 있을 것이다. 동요 속의 달, 이태백의 달 등등. 달은 인류의 생존 방식에 커다란 영향을 미쳤다. 운명론적으로는 달이 시간을 지배하는 신으로 여겨진 경우가 많았는데, 달이 밤을 쫓아 주기적으로 변하는 사실로부터 이를 시간의 척도로 삼은 것은 동·서양을 막론하고 세계의 여러 민족에 공통된 사실이다. 이러한 달이 과학의 논쟁에 등장하게 된 것은 갈릴레이의 달 표면에 대한 관측으로부터 비롯된다. 호기심이 많던 과학자 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564~1642)는 자신이 직접 망원경을 제작하여 별 세계를 관찰하기 시작했다. 그는 목성 주위를 돌고 있는 4개의 위성(갈릴레오 위성이라 불림), 은하가 무수한 별의 집합체인 것, 태양의 흑점, 금성이 차고 기우는 것 등 많은 새로운 사실을 발견했다. 그 중에서도 달 표면에 대한 관측 결과가 매우 흥미롭다. 달의 표면에는 여러 곳에 불가사의한 원형의 움푹 패어진 지형들이 나타난다(그림 1). 갈릴레이는 이러한 원형의 지형을 고대 그리스어로 술과 물을 섞는 용기를 의미하는 크레이터(crater)라 불렀다. 인류가 크레이터의 존재를 알고 골몰한 것은 바로 이 때부터이다. 달의 표면에 분포하는 크고 작은 무수한 크레이터는 갈릴레이 이래 300년 이상에 걸쳐서 지상의 과학자들에게는 풀리지 않는 숙제였다. 보다 정밀한 망원경이 만들어져 달 표면의 지형이 보다 상세히 관찰되었지만 왜 크레이터가 생겼는가라는 문제에 대해서는 수많은 논쟁이 계속 되었다.

크레이터(Crater)에 대한 논쟁
	달의 크레이터의 기원을 설명하는 유력한 이론으로는 두 가지가 있었다. 하나는 크레이터가 ① 화산의 화구라는 설이며 다른 하나는 ② 운석의 충돌로 생겼다는 설이다. 두 가설을 뒷받침하는 것으로 17세기 중반의 후크(R. Hooke, 1635~1703)의 모의 실험을 들 수 있다. 후크는 대량의 물을 포함한 점토 가운데 구슬을 던져 넣어 달의 크레이터와 유사한 형태를 만들어 운석 충돌설에 대한 하나의 증거를 제시했는가 하면, 이번에는 석고에 물을 섞어 끓이면 역시 크레이터와 유사 형태가 생긴다는 실험도 하여 이것은 화구설에 커다란 영향을 주었다. 그러나 이러한 모의 실험이 행해지던 시절에는 지구 및 달의 외부로부터 운석과 같은 물체가 충돌한다는 인식은 전혀 없었고, 따라서 후크 자신도 운석 충돌설을 주장한 것은 아니다. 결국 18세기에 들어와서는 화구설이 유력했는데 독일의 철학자 칸트(I. Kant, 1724~1804)와 천왕성의 발견자인 영국의 천문학자 허셀(W. Hershel, 1781년 천왕성 발견) 등이 그 주창자들이었다. 달의 크레이터가 화산의 분화에 의한 것이 아니고 운석의 충돌로 생긴 것이라는 주장이 비로소 19세기말에 이르러서 과학적인 의미를 가지게 되었다. 미국의 지질학자 길버트 (G.K. Gilbert)는 달의 크레이터의 형태 및 규모가 지구상의 화산의 그것들과는 전혀 다른 것을 근거로 화구설을 강력히 부정하는 동시에 정밀한 달 표면 관측과 여러 실험을 통해 크레이터가 운석의 충돌로 생겼다고 주장했다. 하지만 길버트의 학설은 발표 당시에는 그다지 주목받지 못했고 20세기에 들어와서도 과학자들 사이의 논쟁은 끊이지 않았다.

크레이터를 찾아서
	우리들은 크레이터의 논쟁에 대한 결론을 내리기 위해 달을 벗어나 이제 다른 행성들을 향하는 여행을 하자. 1950년대 말, 미국과 소련의 우주 경쟁이 시작되었다. 1960년대에 들어서 우주 탐사선의 발사가 활발해짐에 따라 지상의 과학자들은 탐사선이 보내 오는 우주 공간에 관한 여러 자료를 입수하게 되었는데, 그 중에서도 충격적인 것은 1965년 7월 미국이 발사한 화성 탐사선 마리너 4호가 보내 온 22장의 사진이었다. 거기에는 분명히 크레이터의 모습이 찍혀 있었으며, 이로써 인류는 달 이외의 천체에도 크레이터가 존재한다는 사실을 처음 알아낸 것이다. 화성 다음으로 크레이터가 발견된 천체는 수성이다. 1974년 마리너 10호는 수성에 접근하여 무려 2,000 여장에 이르는 사진을 지구로 전송했다. 여기에서도 수성의 지표가 달에서 관측된 것과 같은 크레이터로 덮여 있음을 발견하게 된 것이다. 결국 크레이터는 달에만 국한되어 존재하는 것이 아니라 화성과 수성(그림 2. 왼쪽), 그리고 그들의 위성에서도 발견되었다. 심지어 멀리 떨어진 목성의 위성인 칼리스토(그림 2. 가운데)와 천왕성의 위성인 티타니아(그림 2. 오른쪽)에서도 발견된다. 즉 지구밖 행성 및 그들의 위성 전부에서 크레이터가 발견되었다. 그렇다면 지구에도 크레이터가 존재할 가능성은 매우 높다고 하겠다.
그림 2. 운석충돌 크레이터 (왼쪽: 수성, 가운데: 목성의 위성 칼리스토, 오른쪽: 천왕성의 위성 티타니아
그리 3. 지구에서 발견되는 대표적인 크레이터. (위: 베링어크레이터, 아래: 매니쿠아간크레이터)	실제 지구에서도 많은 크레이터가 발견되고 있다. 그 중 유명한 것을 살펴보면, 먼저 미국 아리조 나주에 있는 베링어 크레이터로 알려진 아리조나 운석공(Arizona Meteor Crater)이다.(그림 3. 위) 이 크레이터는 약 2만년 전 커다란 철 운석이 충돌하여 형성된 것으로, 형성 시기가 짧아 그 형 태가 비교적 잘 보존되어 있다. 이 운석공은 직경이 약 1.2km인 밥공기 모양을 하고 있다. 다음으로 캐나다 몬트리올 북동부에 있는 매니쿠아간 크레이터(Manicouagan crater)로 직경이 약 65km에 달하는데 워낙 규모가 커 인공위성에서만 관측이 가능하다. (그림 3. 아래) 이 크레이터는 상당히 풍화를 받아 그 규모가 작아졌는데, 당초의 크기는 아마도 100km 정도였을 것이며 지구상 최대 규모의 크레이터 중의 하나이다. 약 2억 천만년 전에 만들어졌을 것으로 추정되며 현재는 링 형태의 호수를 이루고 있다.
그림 4. 지구 곳곳에서 발견되는 운석공의 분포도	현재 지구에서 확인되는 크레이터는 백여 개가 넘는다(그림 4.). 그 직경은 10m 정도의 것에서 100km 이상이 되는 것까지 있고, 지역적으로도 남·북 아메리카, 호주, 구소련, 유럽, 중동, 아프리카 등 전세계에 널리 분포하고 있다. 다만 특징적인 것은 이들 크레이터가 북아메리카의 동북부, 동유럽 일부와 북유럽, 그리고 호주에 집중적으로 발견된다. 또한 이들 운석공들은 대부분이 생성 시기가 모두 2억년 이상 오래된 특징이 있다. 그 원인으로는 일차적으로 크레이터의 크기와 관련이 있을 것으로 생각된다. 크면 클수록 오랜 시간이 지나 침식이나 변형을 받드라도 흔적이 남게 된다. 한편, 오래 전에 형성되었다 하더라도 지각 운동을 받지 않는 안정 대륙일수록 충돌 흔적이 보존이 잘될 것이다. 이들 지역들은 모두 판구조 운동의 영향에 의한 지각 운동의 영향이 별로 미치지 않았다는 공통점이 크레이터의 발견 빈도와 무관하지 않는 것으로 생각된다. 크레이터들은 크기에 따라 다양한 모습을 보여준다. 특히 커다란 크레이터들은 바닥의 중심부가 돌출되는 독특한 형태를 보여주는데, 그 해석을 둘러싸고 과학자들을 당황케 하였다. 이러한 현상은 추락하자마자 엄청난 압력으로 짓눌렸던 암석이 즉시 탄성을 보이기 때문인 것으로 추측된다. 이러한 효과는 운석이 크면 클수록, 또한 충돌시의 속도가 높으면 높을수록 더욱 강해진다. 예를 들어 100km의 광대한 매니쿠아간 크레이터의 중심 부분은 이러한 상승 작용으로 10km나 솟아올라 있다.
그림. 5 독일 뇌르트링어리스 크레이터의 생성과정. 지름이 약 25km로 1km 크기의 소행성의 충돌에 의해 생성되었다.	과학자들은 가장 정확히 조사된 독일의 뇌르트링어리스 운석공을 근거로 어떻게 하늘로부터의 폭격이 단 몇 분 사이에 풍요로운 농지를 황폐한 사막으로 만들어 버리는지 재구성해 보았다(그림 5). 뇌르트링어리스 운석공의 지름은 약 25km이며 이 정도의 충격을 에너지로 계산할 경우, 180억 톤의 폭약 또는 히로시마에 투하되었던 원자폭탄의 25만개 정도의 파괴력에 해당된다. 따라서 이만한 충격을 주기 위해서는 소행성, 즉 1km 조금 넘는 돌덩어리(운석)가 시속 7만km 이상의 속도로 지구를 향해 돌진하였을 것이며, 약 2초만에 대기권을 통과하여 불덩어리로 지표에 도달한다. 약 0.03초 후에 이 운석은 고도로 응축된 가스 형태로 약 1km 깊이에서 정지하였다가 폭발하였으며, 그 사이 운석공 깊은 곳에서는 시속 약 7만 km로 충격파가 퍼졌다. 곧 이어 용융되고 부서진 암편들은 하늘로 분산되기 시작하였고, 5백만 기압과 수만 도에 이르는 고온에서 생겨난 암석 증기도 동시에 폭발하듯 하늘로 퍼져 나갔다. 0.4초가 지나기도 전에 운석공은 지름 4km, 깊이 2km 정도로 커졌고 시간이 지날수록 더욱 커져 갔다. 20초가 지난 후에는 지름 15km, 깊이 4.5km의 운석공이 생겨났다. 운석공 주변에는 낙하한 분출물들이 수백 m 두께로 쌓였다. 동시에 운석공 바닥에서는 수축에 대한 강렬한 반작용으로 상승 작용이 일어났다. 다음 1~2분에는 그때까지도 공중에 떠돌고 있던 암편들이 지상으로 떨어져 사방 50km에 이르는 지역에 독립된 층을 형성했으며, 중심부의 열로 인해 타고 있던 혼합물들이 일부는 운석공 속으로, 또 쌓여 있는 분출 물 위로 떨어졌다. 운석공 가장자리에서는 단층 작용에 의해 커다란 암석들이 안쪽으로 미끄러져 내렸고 이로써 운석공은 지름이 25km까지 넓어졌다. 그 사이에 운석공의 바닥은 탄성으로 솟아올라 3km 정도 더 솟아올랐다. 그 외에도 지구와는 달리 대기가 없는 달, 또는 다른 행성이나 위성에서는 그 충돌 양상이 다소 달라진다. 특히 충돌하는 소행성이나 운석이 대기권을 통과하는 지구와는 달리 원래 크기 그대로 충돌하는 관계로 운석공의 크기가 지구와는 비교가 안될 정도로 대규모의 것이 많다. 크레이터들 은 크기에 따라 그 형태가 다양하다. 직경이 10km 보다 작은 경우를 밥공기형, 20~30km 정도의 것을 평저형, 40~150km의 것을 중앙 봉우리형 그리고 150km 보다 큰 경우를 동심원 링형이라 부른다.

달에서 가져온 돌
	지구를 포함한 여러 행성들에서 크레이터를 발견한 우리들은 다시 달 표면에 대한 여행을 계속해 보기로 하자. 미국이 아폴로 계획을 발표할 즈음에 과학자들은 달의 표층이 분화 작용을 받지 않은 탄소질 콘드라이트와 같은 시원적인 물질로 덮여 있었을 것으로 생각했다. 그러나 아폴로 11호의 우주 비행사들이 가져온 돌은 시원적인 물질이 아닌 지구상의 암석의 분류에 따르면 전부가 화성암으로 분화를 경험한 것들이었다. 달의 표면을 지구에서 바라다보면 밝게 보이는 부분과 어둡게 보이는 부분이 있는데, 어두운 부분의 형태는 마치 계수나무 아래서 옥토끼가 방아를 찧는 모습처럼 보인다. 이 어두운 부분은 주로 저지대를 이루는데 지구의 바다에 해당된다고 하여 보통 바다(mare 혹은 maria)라고 부르고 밝게 보이는 부분은 지구의 평야나 산에 해당되는데 각각 평지(upland)와 고지(highland)라 부른다. 다만 바다라 하더라도 물은 있을 턱이 없다. 달의 암석들은 바다와 평지 및 고지에서 발견되는 것이 서로 성질이 다르다. 바다를 덮고 있는 것은 지구에서 말하는 현무암(basalt)에 해당되는 조성의 암석이다. 물론 그 조성이 지구의 것과는 다르지만, 지구에서와 마찬가지로 맨틀을 구성하는 물질이 부분적으로 녹아서 만들어진 것으로 바다가 검게 보이는 것은 이 현무암이 검기 때문이다. 한편, 평지 및 고지에서 채집된 암석은 장석이 많이 포함되어 있는 회색의 회장암(anorthosite)들이다. 그런데 아폴로 11호의 우주 비행사들이 인류 최초의 발자취를 남긴 곳은 '고요의 바다'(Mare Tranquillitatis)라 불리는 저지대이다. 그러므로 그들이 가져온 암석의 대부분은 현무암이지만 그 중에는 Ca장석 반려암이라는 돌이 포함되어 있다. 이 장석 반려암은 지구에서는 발견되는 경우가 극히 드문 암석이다. 이 암석은 원래 고요의 바다에서 생성된 것이 아니라 그 보다 50km 남쪽의 고지에서 운반된 것으로 추측되었다. 미국의 아폴로 계획은 1972년 아폴로 17호까지 이어졌고 이 계획에 의해 지구에 가져온 달의 암석과 토사의 총량은 약 380kg에 이르는 막대한 양이었다.

창세기의 돌
	달 암석의 채집에 관한 에피소드 중에서 가장 유명한 것은 아폴로 15호가 아페닌 산맥의 산록(Apenine Front)에서 채집해 온 사장석의 결정질로 된 백색의 회장암인데, 이 암석을 일약 유명하게 만든 것은 방사성 동위원소에 의한 연대 측정 결과, 46억년 전에 만들어진 것으로 판명되었기 때문이다. 이 회장암의 존재는 달의 탄생기에 그 표면이 용융되었음을 보여 준다. 용융된다는 것은 냉각하는 과정에서 무거운 것은 아래로 가라앉고 가벼운 것은 표면에 떠오르는 것을 의미한다(운석의 분화에서 설명한 것처럼). 이러한 과정에서 떠오르면서 분화하여 결정화된 것이 바로 회장암인 것이다. 이 회장암의 나이가 46억년이라는 사실이 태양계의 구성원이 따로 따로 만들어진 것이 아니라 동시에 만들어졌다는 가설에 대한 증거가 되었다. 태양계가 일시에 만들어졌다고 하면 성경의 창세기의 기술과 일치되는 것이기 때문에 이 암석에 대해 창세기의 돌(Genesis rock)이란 칭호가 주어졌고 휴스턴의 박물관에 전시되는 영예를 누리게 되었다. 하지만 달에서 발견되는 46억년 전의 암석은 이 하나만이 아니라 상당히 많이 있다. 달의 표면에 존재하는 무수한 크레이터가 화산 기원인지, 운석 충돌 기원인지의 논쟁에 대해서는 앞에서도 언급했지만, 그 종착점이 된 것이 바로 아폴로 탐사선에 의해 지구에 가져온 암석과 토사로부터이다. 달에는 물이 없고 또한 대기가 없어 침식이나 풍화 작용이 없을 것이다. 따라서 과학자들은 지구와는 달리 침식, 풍화의 산물인 흙이 달에서는 발견되지 않을 것으로 생각하였다. 아폴로 11호의 암스트롱(N. Amstrong) 선장에 의한 인류의 위대한 첫 발이 먼지에 쌓인 달의 표면에 남겨진 것(그림 6)을 기억하는 사람이 아직 많다. 그 가루의 물질은 레골리스(regolith)라 불리는 흙의 일종이다. 이는 달 표면의 암석층이 운석의 충돌에 의해 분쇄되어 만들어진 것이다. 결국 암스트롱의 달에 남긴 발자국은 그 동안 수백 년간 계속되어 온 크레이터의 기원에 관한 논쟁에 종지부를 찍게 되어 더욱 유명해졌다.
그림 6. 달에 내린 인류 최초의 발자국. 발자국에 찍힌 흙같은 물질은 레골리스라 불리는 것으로 달표면 암석층이 운석충돌로 부서진 것이다

마그마의 바다
그림 7. 마그마의 바다. 달의 탄생 직후부터 무수한 운석들의 충돌에 의해 표면이 용융되어 마그마의 바다가 생성된다.	달의 크레이터에 대한 또 하나의 중요한 사실은 크레이터의 수가 바다의 부분에는 아주 적고 평지나 고지에 집중적으로 분포하고 있다는 것이다. 운석이 바다를 피해 고지를 노리고 충돌한 것일까? 물론 그럴 리는 없을 것이다. 이 수수께끼에 대한 해답을 찾기 위해서는 탄생으로부터 10 억년 정도까지 달이 걸어온 진화의 발자취를 더듬어야 할 것 같다. 46억년 전, 달의 탄생 직후부터 무수한 운석들이 격렬하게 달 표면에 충돌했을 것으로 생각된다. 이 때의 충돌 에너지는 열 에너지로 전환되면서 달 표면은 상당한 고온이 되었을 것이며, 따라서 표면이 용융하게 되었다. 표층부는 마그마의 바다(magma ocean)라는 용융층을 이루고 그 깊이가 표면으로부터 약 400km에까지 이르게 되었다(그림 7). 이 마그마가 차츰 냉각하면서 먼저 사장석이 결정화되고 이 사장석은 마그마보다 밀도가 낮기 때문에 표면에 떠올라 원시 지각을 형성하게 된다. 이것이 바로 고지이며 그 후로 계속된 운석의 격렬한 충돌에 의해 자취가 남게 되었다. 충돌은 40~38억 년까지 계속 일어났을 것으로 추정되는데, 그로 인해 지각에 많은 균열대가 생겼다. 이 균열대를 통해 맨틀로부터 유래된 용암이 유출하게 된다. 점성이 낮아 흐르기 쉬운 이 현무암질의 용암은 저지대로 흘러들어 넓은 범위에 이르는 평탄한 지형, 즉 바다를 형성하였다. 달에 바다가 만들어진 시기가 38~32억년전 정도로 추정되는데, 바다에서 발견된 크레이터의 수는 고지의 1/100 정도에 지나지 않는다. 이 사실은 바다가 형성된 이후 운석의 충돌이 급격히 감소했음을 의미한다. 이러한 추정은 달의 크레이터와 암석이 제공하는 다양한 정보로부터 이루어졌다. 예를 들어, 달의 바다에서 발견된 현무암의 나이는 제일 오래된 것이 약 38억년 정도이며, 더욱이 31억년보다 젊은 나이를 가진 암석은 달에서 발견되지 않는다. 이 사실이 바다의 형성 시기가 38억년에서 32억년 전이라는 것에 대한 증거이고, 또한 바다가 형성된 후 달은 냉각되어 내부 활동이 종식됨과 동시에 마그마의 분출도 줄어들었음을 나타낸다. 물도 대기도 없는 달에서 그 내부 활동이 끝나 버리면, 그 이후 새로운 암석이 만들어질 리가 없다. 한편, 고지의 회장암 중 가장 젊은 나이를 보이는 것은 약 38.5억년 정도로 이보다 젊은 고지의 암석은 발견되지 않는다. 그 이유는 고지는 바다보다 오래되고, 거기에 남겨진 많은 크레이터를 생각할 때 적어도 38억년 전까지는 격렬한 운석의 충돌이 계속되어 마그마의 바다가 유지되었기 때문일 것이다.

달은 어떻게 만들어졌을까?
그림 8. 달의 생성과정 모식도. 미행성의 충돌에 의해 지구의 맨틀 파편이 날아가 뭉쳐 달이 되었다는 충돌설을 나타냄.	우리는 위에서 달의 탄생이 당연한 자연 법칙의 귀결로 가정하고 여러 수수께끼를 풀어 보았다. 그러면 달은 도대체 어떻게 만들어졌는가? 이를 설명하는 네 가지의 설이 있다. 첫째는 지구의 일부분이 분열되어 달이 되었다고 하는 분열설로서, 지구와 달이 부모와 자식의 관계에 있다 하여 친자설이라고도 한다. 둘째로는 지구의 둘레에서 달도 지구와 함께 성장했다고 하는 집적설 혹은 형제설이다. 셋째는 완전히 다른 천체가 우연히 지구에 접근하여 포획되었다는 포획설 혹은 타인설이다. 마지막으로는 충돌설이라 불리는 것으로 원시 지구에 화성 정도의 크기의 미행성이 충돌하면서 지구의 맨틀이 파괴되어 날아간 파편이 다시 집적되어 달이 만들어졌다는 것이다.(그림 8) 이 하나 하나의 설에 대해 살펴보기로 하자. 우선 아폴로 계획에 의한 달 탐사로부터 지구와 달은 거의 같은 조성임이 밝혀졌기 때문에 포획설은 부정되어야 한다. 지구와 달의 유사점으로부터 분열설이 가지는 유리한 점도 있지만, 원시 지구의 핵이 형성될 때에 지구의 자전이 불안정하게 되어 표면 물질이 분리했다는 이론에는 무리가 있다. 지구가 아무리 빨리 자전했다 하더라도 표면 물질이 날라 가 버리는 현상은 물리적으로 일어나지 않는다. 그 다음 집적설은 최근까지 상당히 유력한 설이었다. 그러나 달이 지구와 마찬가지로 미행성을 집적하여 같이 성장한다는 이론의 난점은 지구-달 시스템의 각 운동량이 다른 태양계 천체의 각 운동량과 미묘하게 다른 것을 설명할 수 없다는 것이다. 태양계 중 여러 천체의 각 운동량은 질량의 크기에 비례하여 규칙적으로 증가한다. 그러나 지구-달 시스템만이 다른 천체보다 약간 높은 값을 보인다. 여기에 가장 최근에 각광을 받기 시작한 것이 충돌설이다. 이것은 소위 분열설과 집적설을 조합한 것인데, 실제 원시 지구에 화성 크기의 행성을 충돌시키는 가상 시뮬레이션을 해 보아도 아주 그럴듯하게 달이 만들어지고, 또 달이 지닌 특징도 잘 설명된다고 한다. 집적설이 가지는 각 운동량의 난점 역시 충돌의 충격으로 말미암아 각 운동량이 증가하게 된 것으로 설명 가능하다. 현재로서는 충돌설이 가장 유리한 위치에 있지만 이것이 완전한 정답인지 어떤지는 아직 모른다. 이를 해결하기 위해서는 태양계의 행성이 만들어지는 과정을 보다 자세히 연구해야 할 것이다.

행성계 형성 시나리오
	원시 태양계 성운으로부터 행성이 어떻게 만들어지는가에 대해서 1970년대 초반까지 유력했던 이 론은 먼지 주체설(dust actor)이다. 이에 따르면 원시 태양을 중심으로 돌고 있던 무수한 먼지 입자들이 집적되어 행성이 생긴다는 것이다. 티끌 모아 태산이라는 말이 있듯이 우주 공간의 작은 먼지가 점점 쌓이면 행성이 된다는 것이다. 행성 자체가 어느 정도의 크기까지 성장하게 되면 중력에 의해 끌려드는 먼지는 점점 많아지고, 특히 멀리에서 낙하하는 먼지는 고속으로 행성에 충돌하여 그 순간 방대한 양의 열에너지가 방출되어 이 에너지는 행성 표면의 여러 현상을 유발시킬 것이다. 다음으로 1970년대 초반에 등장한 이론이 미행성설이다. 이 이론은 행성이 먼지가 집적되어 형성된 것만이 아니라, 직경 10km 정도의 소천체(이를 미행성이라 함)가 서로 충돌을 반복하여 합체되기도 하고, 파괴되기도 하면서 최종적으로 성장한 것이 원시 행성이 된다는 것이다. 오늘날에 미행성설은 행성 과학의 근간이 되고 있지만, 발표 당시에는 거의 주목을 받지 못했다. 왜냐하면 미행성은 어디까지나 가상된 천체로서 그 존재를 시사하는 증거가 하나도 없었기 때문이다. 그러나 아폴로 계획의 결과 달의 크레이터가 충돌에 의해 형성되었음이 밝혀지면서 이 이론은 크게 주목받기 시작했고, 행성 기원론에 일대 전환을 가져오게 되었다. 　 이 부분에 대한 자세한 내용은 외계에서 온 이야기에서 자세히 다루고자 한다.