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[IT뉴스]천왕성의 얼음 위성 미란다에 ‘물의 비밀’이 숨어 있다?[아하! 우주]

온카뱅크관리자

2024-11-02 18:21:43

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 [서울신문 나우뉴스]
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 <img alt="1986년 1월 24일 NASA의 보이저 2호가 포착한 천왕성의 얼음 위성 미란다.(출처: NASA/JPL-Caltech)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/02/seoul/20241102182145783jabr.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="bfgufVrRT3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/02/seoul/20241102182145783jabr.jpg" width="658">
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 1986년 1월 24일 NASA의 보이저 2호가 포착한 천왕성의 얼음 위성 미란다.(출처: NASA/JPL-Caltech)
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 지난 수십 년 동안 행성 과학자들은 현재 또는 과거 어느 시점에 내부 해양을 품고 있을 수 있는 태양계의 위성 목록을 꾸준히 추가해왔다. 예컨대 유로파나 엔셀라두스처럼 대부분의 경우는 가스 행성인 목성이나 토성과 중력적으로 연결되어 있다.
 하지만 최근 행성 과학자들은 태양계에서 가장 차가운 거대 얼음 행성인 천왕성에 관심을 돌리고 있다. 
 보이저 2호 우주선이 촬영한 이미지를 기반으로 한 새로운 연구에 따르면, 작은 천왕성의 얼음 위성인 미란다가 한때 표면 아래에 수심 깊은 액체 물 바다를 가졌을 수 있다고 한다. 더욱이 그 바다의 흔적이 오늘날에도 미란다에 남아 있을 수도 있다는 가능성을 시사한다.
 1986년 1월 보이저 2호가 지구를 떠난 지 9년 만에 미란다를 2만 9000km 근접 통과했을 때 남반구의 이미지를 포착했다. 그 결과 나온 사진에는 홈이 있는 지형, 거친 경사면, 분화구가 있는 지역을 포함하여 표면에 다양한 지질학적 특징들이 흩어져 있었다.
 존스홉킨스 응용물리학연구소(APL)의 행성 과학자인 톰 노드하임과 같은 연구자들은 표면 특징을 분해공학으로 연구하여 미란다의 기괴한 지질을 설명하고, 마란다가 지금처럼 보이게 된 이유를 가장 잘 설명할 수 있는 내부 구조의 유형을 알아내고자 했다.
 이 팀은 보이저 2호가 본 균열과 능선과 같은 미란다의 다양한 표면 특징을 매핑한 다음, 그 표면에서 볼 수 있는 응력 패턴을 가장 잘 설명할 수 있는 위성 내부의 다양한 구성을 테스트하는 컴퓨터 모델을 개발했다.
 컴퓨터 모델은 표면의 응력 패턴과 달의 실제 표면 지질을 가장 잘 일치시키는 내부 구성이 미란다 표면 아래에 1억~5억 년 전에 있었던 깊은 바다의 존재라는 것을 발견했다. 그들의 모델에 따르면, 바다의 수심은 100km로 측정되었으며, 30km의 얼음 지각 아래에 묻혀 있었다.
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 <img alt="1986년 1월 24일 보이저 2호가 천왕성의 위성 미란다에 근접하면서 촬영한 이 사진에서 복잡한 지질학적 역사를 보여준다. (출처: JPL)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/02/seoul/20241102182147192qolq.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="KifTt1dzCF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/02/seoul/20241102182147192qolq.jpg" width="658">
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 1986년 1월 24일 보이저 2호가 천왕성의 위성 미란다에 근접하면서 촬영한 이 사진에서 복잡한 지질학적 역사를 보여준다. (출처: JPL)
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 미란다의 지름은 불과 470km로, 바다가 달 전체의 거의 절반을 차지했을 것이다. 이러한 바다를 발견할 가능성이 있는 위성은 극히 드물다.
 노르트하임은 “미란다와 같은 작은 물체 내부에서 바다의 증거를 찾는 것은 엄청나게 놀라운 일”이라며 “이것은 천왕성의 이러한 위성 중 일부가 정말 흥미로울 수 있다는 이야기를 뒷받침하는 데 도움이 된다. 태양계에서 가장 먼 행성 중 하나 주변에 여러 개의 바다 세계가 있을 수 있다는 것이다. 이는 흥미롭고 기이한 일”이라고 설명했다.
 연구자들은 미란다와 근처의 다른 위성 사이의 상호 조석력이 미란다의 내부를 액체 바다를 유지할 만큼 따뜻하게 유지하는 데 중요했을 것이라고 추측한다. 미란다의 내부가 상호 조석력에 반응하여 지속적으로 작용함으로써 과거 다른 위성과의 궤도 공명으로 증폭되었고, 이로 인해 얼지 않을 정도로 따뜻하게 유지할 수 있는 충분한 마찰 에너지가 생성되었을 수 있었을 것이다.
 마찬가지로 목성의 위성인 이오와 유로파는 2:1 공명을 한다(이오가 목성을 두 번 공전할 때마다 유로파는 한 번 공전). 이로 인해 유로파 표면 아래에 바다를 유지할 수 있는 충분한 조석력이 발생한다.
 미란다는 결국 다른 천왕성 위성 중 하나와 동기화가 맞지 않아 내부를 따뜻하게 유지하는 메커니즘이 무효화되었다. 하지만 연구자들은 미란다가 아직 완전히 얼지는 않았다고 생각한다. 만약내부 바다가 완전히 얼었다면 바닷물이 팽창하여 표면에 뚜렷한 균열이 생겼어야 하기 때문이다.
 노르트하임은 “미란다로 돌아가서 더 많은 데이터를 수집하기 전까지는 바다가 있는지 확실히 알 수는 없다”며 “보이저 2호의 이미지에서 과학 퍼즐의 마지막 조각을 맞추고 있다. 지금은 가능성에 흥분하고 천왕성과 잠재적인 바다 위성을 심층적으로 연구하기 위해 돌아가고 싶다”라고 덧붙였다.
 이 새로운 연구는 10월 15일 ‘행성과학’ 저널에 게재됐다.
 이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com
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