Translate

2012년 10월 20일 토요일

태양계 이야기 118 - 타이탄과 토성의 위성의 생성의 비밀 ?




 지구가 달 같은 거대한 위성을 거느리게 된  이유에 대해서 현재 가장 그럴 듯한 가설로 인정받고 있는 것은 대충돌설 입니다. 이는 지구에 거의 화성만큰 크기의 가상 행성 (테이아) 가 충돌해서 지구와 달을 형성했다는 것입니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/100086472503 참고   ) 이에 대해서도 사실 충돌한 크기의 천체나 위치, 정도 등에 대한 여러가지 다른 가설들이 존재할 수 있지만 아무튼 달의 암석 조성, 밀도 등을 감안했을 때 가장 그럴듯한 가설로 여겨지고 있습니다. 


 한편 지구 외에도 이와 같은 대충돌 가설은 명왕성 - 카론 등 다른 천체에도 적용이 될 수 있습니다. 일부 과학자들은 태양계에 이외에도 다른 대충돌의 증거들이 있다고 믿고 있습니다. 그  가운데 캘리포니아 대학 (University of California, Santa Cruz ) 의 지구 및 행성 과학 부의 Erik Asphaug  교수는 타이탄과 다른 토성의 위성들의 생성에 또다른 대충돌 가설을 제시했습니다. 


 목성과는 달리 토성의 위성들은 타이탄이라는 거대 위성에 그외 작은 위성이 있는 시스템으로 타이탄이 토성의 위성 질량의 96% 라는 압도적인 비중을 차지하고 있습니다. 사실 토성의 위성 가운데 타이탄 등 몇몇 위성만이 거대 암석 핵을 가지고 있으며 나머지는 대부분이 상당부분 얼음으로 구성된 것으로 생각됩니다. 목성의 경우 4대 위성이 99.998 % 의 질량을 차지하고 나머지는 작은 위성들 뿐입니다.  



(토성의 위성 타이탄  Source : NASA  )



(타이탄은 토성의 위성질량의 96% 에 달하는 압도적인 비중을 차지하고 있음.    CCL 에 따라 복사 허용 저자 표시    저자  kwami (talk) ) 


 이와 같은 구성이 된 이유에 대해서 Asphaug 와 그 동료 연구자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 토성의 위성 시스템이 목성과 왜 이렇게 차이가 나는지를 연구했습니다. 이들은 토성의 이런 위성 시스템이 두 차례의 대충돌을 겪었다면 설명될 수 있다고 생각하고 있습니다. 


 즉 토성의 위성들이 합체를 반복하는 과정에서 마지막 최대 규모의 대충돌이 한번이 아니라 두 번에 걸쳐 일어났고 이 과정에서 빠져나간 물질들이 토성의 중간 크기 위성들을 형성했다는 것입니다. 이 때 주로 얼음과 같은 가벼운 물질들이 타이탄에서 빠져나가므로써 상대적으로 얼음이 풍부한 작은 위성들이 대거 생겼다고 연구자들은 생각하고 있습니다. 


 충돌 시뮬레이션 영상 보기 :  http://vimeo.com/50778094


 이에 반해 목성의 위성 시스템은 상대적으로 안정 궤도를 형성하면서 4개 위성이 충둘하지 않고 다른 작은 위성들이 목성이나 다른 위성에 충돌했기 때문에 중간 크기 위성이 없는 4 개의 거대 위성과 기타 작은 위성 들이 존재하는 구성이 되었다고 연구자들은 보고 있습니다.


 물론 우리가 태양계 탄생의 순간으로 돌아갈 수 없는 이상 정확한 사실은 알기 어려울 수 있습니다. 하지만 왜 토성과 목성이 비슷한 거대 가스 행성으로 그렇게 서로 다른 형태의 위성 시스템을 가지고 있는지는 오랜 의문이었습니다. 이 연구는 이런 의문에 한가지 해결 가능성을 보여주는 가설이라고 하겠습니다. 이 내용은 학술지 Icarus 에 실릴 예정이라고 합니다. 


 참고 






  

댓글 없음:

댓글 쓰기