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2014년 8월 7일 목요일

태양계 이야기 262 - 태양계 최대의 화산 폭발



 현재 태양계에서 가장 활발한 화산 활동이 일어나는 천체는 바로 목성의 위성인 이오 (Io) 입니다. 이오는 목성에서 42 만 km 에 불과한 거리를 1.77 일 정도 주기로 공전하고 있는데 이는 지구 - 달 사이 거리와 비슷하지만 목성의 크기를 생각하면 목성에 붙어서 공전하는 수준으로 가까이 있는 것입니다. 목성의 강력한 중력 때문에 이오의 내부에는 그 조석력에 의한 강한 조석열 (tidal heat) 이 생기는데 이는 3600 km 지름의 위성 내부를 녹여 활발한 화산 활동을 하는 원동력이 되고 있습니다.  



(화산으로 뒤덮힌 이오의 사진. 갈릴레오 우주선이 촬영한 것. NASA's Galileo spacecraft acquired its highest resolution images of Jupiter's moon Io on 3 July 1999 during its closest pass to Io since orbit insertion in late 1995. This color mosaic uses the near-infrared, green and violet filters (slightly more than the visible range) of the spacecraft's camera and approximates what the human eye would see. Most of Io's surface has pastel colors, punctuated by black, brown, green, orange, and red units near the active volcanic centers. Credit : NASA / JPL / University of Arizona)


 이오의 화산은 그 강력함에서 지구의 화산을 능가합니다. 이오의 화산 가운데는 에베레스트 산보다 더 큰 것도 존재하는데 한번 분출하면 그 거대한 기둥이 이오의 낮은 중력 때문에 수백 km 까지 치솟아 오르는 장관을 연출합니다. 그리고 이런 활발한 화산활동 때문에 대기나 물의 존재 없이도 이오의 표면은 항상 끊임없이 변하고 있습니다.  


 2013 년 8월, 천문학자들은 이오를 관측하다가 놀라운 것을 발견했는데 그것은 이 때까지 본적이 없을 만큼 강력한 화산 폭발이었습니다. 이 폭발은 지상의 망원경에서 관측했을 때 이오의 밝기가 변할 만큼 큰 폭발이었습니다. 이를 관측한 천문학자들은 이 화산 폭발이 지금까지 인간이 관측한 것 가운데 가장 강력한 화산 폭발이었다고 분석했습니다.  



(2013 년 8월 이오에서 목격된 화산 활동. 이오의 지름이 3630 km 정도인 점을 참조.  Jupiter’s moon Io saw three massive volcanic eruptions within a two-week period last August. This Aug. 29, 2013, outburst on Io was among the largest ever observed on the most volcanically active body in the solar system. The infrared was image taken by Gemini North telescope, courtesy of Katherine de Kleer, UC Berkeley. 

Image Credit: Katherine de Kleer/UC Berkeley/Gemini Observatory)


 캘리포니아 대학의 임케 드 파터 교수 (
Imke de Pater, professor and chair of astronomy at the University of California, Berkeley) 는 1 년이나 2 년 간격으로 이오에서 큰 화산 폭발을 목격하곤 하지만 이번처럼 밝은 폭발은 처음이었다고 설명했습니다. 이 화산폭발은 실제로는 3 번의 대분출이 2 주간에 걸쳐 일어났는데 이 정도 대규모 폭발이 가능하다는 것은 이전에 이오의 화산활동에 대한 우리의 생각을 바꿀 수 있을 정도라고 하네요.


 파터 교수의 동료이자 공저자인 화산학자 애슐리 데이비스 (
Ashley Davies, a volcanologist with NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California) 는 이 폭발이 짧은 시간만에 수십 입방마일의 용암을 분출해서 수백 평방 마일의 지역을 용암으로 뒤덮었을 것으로 추정했습니다. 특히 3 번의 대분출 중 가장 강력한 분출은 2013 년 8 월 29일에 목격되었는데 그야말로 이오에 불의 커튼 (curtains of fire) 을 드리웠다고 하네요.


(2013 년 8월 중순부터 말까지 2 주간 관측된 이오의 화산 폭발. 
These images show Jupiter's moon Io obtained at different infrared wavelengths (in microns, μm, or millionths of a meter) with the W. M. Keck Observatory's 10-meter Keck II telescope on Aug. 15, 2013 (a-c), and the Gemini North telescope on Aug. 29, 2013 (d). The bar on the right of each image indicates the intensity of the infrared emission. Note that emissions from the large volcanic outbursts on Aug. 15 at Rarog and Heno Paterae have substantially faded by Aug. 29. A second bright spot is visible to the north of the Rarog and Heno eruptions in c and to the west of the outburst in d. This hot spot was identified as Loki Patera, a lava lake that appeared to be particularly active at the same time. Image courtesy of Imke de Pater and Katherine de Kleer. )


 지상의 대형 망원경인 10 m 구경 켁 망원경 관측결과는 (주로 적외선 영역에서 관측이 진행됨) 8월 15일 발생한 첫번째 대폭발이 라로그 파테라 (
Rarog Patera) 라는 칼데라 근처에서 발생했는데, 이 폭발로 인해 약 130 평방 킬로미터의 지역이 약 10 미터 두께의 용암으로 덮힌 것으로 보인다고 합니다. 연이어 발생한 두 번째 폭발은 헤노 파테라 (Heno Patera) 지역에서 약 310 평방 킬로 미터의 지역을 용암으로 뒤덮었습니다.


 마지막 폭발은 29일 발생했으며 가장 큰 규모였습니다. 이 폭발은 하와이의 제미니 노스 망원경 (
Gemini North telescope) 와 나사의 장비 (SpeX near-infrared spectrometer on NASA's nearby Infrared Telescope Facility (IRTF)) 를 이용해서 관측되었습니다. 과학자들은 이 놀라운 폭발 광경을 어쩔 수 없이 적외선 영역에서만 관측했는데 지구에서 관측할 수 밖에 없기 때문입니다.


 현재 2011 년 발사되어 목성으로 우주를 항해하는 나사의 주노 (Juno) 가 목적지인 목성 궤도에 도달하는 것은 2016 년입니다. 만약 이 폭발이 주노가 있었던 시기에 발생했다면 태양계 최대의 폭발을 생생하게 관측할 수도 있었을 텐데하는 아쉬움이 남지만 아마 그 시기가 되면 뭔가 또 놀라운 이벤트가 다시 있을 수 있겠죠. 항상 자연은 우리의 상상을 넘어서니 말입니다.


 참고


  http://www.nasa.gov/jpl/news/jupiters-moon-io-20140804/index.html#.U-Lk0UBP0md

  http://en.wikipedia.org/wiki/Io_%28moon%29


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