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2018년 5월 26일 토요일

태양계 이야기 691 - 명왕성은 혜성으로 생성됐다?



(NASA's New Horizons spacecraft captured this image of Sputnik Planitia — a glacial expanse rich in nitrogen, carbon monoxide and methane ices — that forms the left lobe of a heart-shaped feature on Pluto’s surface. SwRI scientists studied the dwarf planet’s nitrogen and carbon monoxide composition to develop a new theory for its formation. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)​

(New Horizons not only showed humanity what Pluto looks like, but also provided information on the composition of Pluto’s atmosphere and surface. These maps — assembled using data from the Ralph instrument — indicate regions rich in methane (CH4), nitrogen (N2), carbon monoxide (CO) and water (H2O) ices. Sputnik Planitia shows an especially strong signature of nitrogen near the equator. SwRI scientists combined these data with Rosetta’s comet 67P data to develop a proposed “giant comet” model for Pluto formation. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)​
 뉴호라이즌호의 명왕성 탐사는 지금까지 미지의 천체로 남아있던 명왕성에 대한 많은 정보를 제공했습니다. 이 얼음 왜소행성의 기원에 대한 연구 역시 새로운 데이터 덕분에 더 활발히 진행되고 있습니다. 사우스웨스트 연구소 (Southwest Research Institute)의 과학자들은 관측 데이터와 이론적 모델을 토대로 명왕성이 거대 혜성 (giant comet)이라는 가설을 검증했습니다.


 명왕성은 얼음 천체들의 모임인 카이퍼 벨트에 인접한 왜소행성입니다. 따라서 비슷한 성분으로 구성되었을 것이란 추정이 가능합니다. 연구팀은 뉴호라이즌 탐사 데이터는 물론 로제타호가 관측한 P67 혜성 (본래 카이퍼 벨트 천체로 추정)의 질소를 비롯한 구성 성분을 검토한 모델을 통해서 현재 명왕성의 구성이 혜성과 비슷한 물질에서 기원했다는 점을 확인했습니다. 하지만 그렇다고 해서 명왕성이 혜성과 완전히 같은 형태와 물질 구성을 지닌 것은 아닙니다.


 연구의 리더인 크리스토퍼 글레인 박사(Dr. Christopher Glein of SwRI's Space Science and Engineering Division)는 이번 연구가 혜성에서 비롯된 명왕성의 구성 물질이 아마도 액체 상태의 물에 의해 변형되었을 가능성을 시사하며 심지어 표면 아래에 바다가 있을 가능성도 있다(Pluto's initial chemical makeup, inherited from cometary building blocks, was chemically modified by liquid water, perhaps even in a subsurface ocean)고 설명했습니다.


 혜성 역시 여러 가지 구성물질로 되어 있기 때문에 서로 합체를 통해 커지는 과정에서 무거운 물질은 아래로 가라앉고 가벼운 물질이 지각을 구성했을 것입니다. 얼음 지각 아래 물의 맨틀이 존재해 다양한 지질 활동이 발생한 흔적 역시 존재합니다. 뉴호라이즌호의 명왕성 탐사는 이런 가설을 검증할 수 있는 드문 기회를 제공했습니다. 당분간 탐사선을 보내기는 어렵지만, 해왕성 궤도 밖의 비슷한 왜소행성들도 유사한 형태인지 궁금해집니다. 이들 역시 카이퍼 벨트 천체들이 모여서 생성되었을 가능성이 클 것입니다.


 참고


"Primordial N2 Provides a Cosmochemical Explanation for the Existence of Sputnik Planitia, Pluto," Christopher Glein & J. Hunter Waite Jr., 2018 May 23, Icarus.

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