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2018년 5월 29일 화요일

태양계 이야기 692 - 타이탄 사구 지형의 비밀을 풀다.


(Both this image and illustration of Eastern Xanadu, an equatorial region of Titan, reveal a complex alien landscape of mountains, river channels and plains. The authors suggest that the white areas are highlands, elevated areas, where thin coatings of organic material mask the underlying ice bed. The blue areas denote outwash regions where icy chunks accrue. Credit: Jeremy Brossier)

(This illustrations reveals the geological process that may be behind the formation of Titan’s dunes. It begins at the top of Titan’s mountains, where water ice and organic material known as tholins are washed down river channels and into lowland basins, and the smallest pieces of these mixtures are ultimately blown toward the icy moon’s dunes. Credit: Jeremy Brossier)


 토성의 위성 타이탄은 태양계의 위성 가운데 가장 독특한 위성입니다. 유일하게 두꺼운 대기를 지닌 위성으로 표면에 액체를 지닌 유일한 위성입니다. 하지만 타이탄이 지닌 미스터리는 거대한 탄화수소 호수나 유기물이 풍부한 대기만이 아닙니다. 또 다른 미스터리 중 하나는 적도에 펼쳐진 거대한 사구 지형입니다. 


 독일 행성 과학 연구소의 제레비 브로시어 (Jeremy Brossier of the Institute of Planetary Research in Berlin, Germany)를 비롯한 과학자들은 카시니 탐사선이 보내온 데이터를 분석해 타이탄의 거대 사구 지형의 생성 과정을 조사했습니다. 그 결과 타이탄의 사구 지형 역시 지구에서 흔히 볼 수 있는 사구 지형과 생성 과정이 비슷한 것으로 나타났습니다. 다만 모래가 아니라 톨린 (Tholine)과 물이 얼어 형성된 입자로 된 사구라는 것이 차이입니다. 


 이번 연구에서 과학자들은 카시니의 VIMS 장치 관측 데이터와 지구의 실험실에서 얻은 자료를 토대로 타이탄 표면의 지질학적 과정을 재구성 했습니다. VIMS는 일종의 카메라로 일반적인 카메라와의 차이점은 특정 파장에서 관측을 하는 것이 아니라 300-5100nm라는 매우 넓은 파장에서 352장의 사진을 찍어 비교한다는 점입니다. 물질마다 반사되는 파장이 조금씩 다르기 때문에 과학자들은 이를 분석해서 타이탄 표면의 물질 구성을 알아낼 수 있습니다. 물론 이를 통해 사구 지형을 비롯한 타이탄의 지형 생성 원인을 조사할 수 있습니다. 


 사구 형성의 첫 단계는 지구와 비슷하게 타이탄 적도 부근의 산에 탄화수소 구름이 걸려 여기서 탄화수소가 응결되 눈과 비로 내리는 것입니다. 분자량이 큰 톨린의 경우 액체 상태보다는 고체 상태의 얼음 입자로 존재하게 되는데 액체 메탄의 비가 내려 지형을 침식하고 입자들을 하류로 흘려보내게 됩니다. 이 입자들은 하류의 평원에 쌓이게 되는데 메탄이 다시 증발해 사라져도 남아 얼음 사막을 형성합니다. 그리고 바람에 불면 거대한 사구 지형을 만드는 것입니다. 


 연구팀은 이 사구 지형이 펼쳐진 얼음 사막의 면적이 나미브 사막과 비슷한 크기인 300만㎢라고 추정했습니다. 이렇게 큰 지형인 만큼 세부적으로는 매우 다양한 형태를 지니고 있을 것으로 예상됩니다. 흥미로운 사실은 여기에도 물이 있다는 것입니다. 분석 결과는 이 얼음 입자가 순수한 탄화수소가 아니라 일부 물의 얼음을 포함하고 있다는 점을 시사합니다. 


 타이탄의 얼음 사막은 미래 타이탄 탐사에서 극지방의 호수와 더불어 가장 흥미로운 목표가 될 것입니다. 


 참고 


J. F. Brossier et al. Geological Evolution of Titan's Equatorial Regions: Possible Nature and Origin of the Dune Material, Journal of Geophysical Research: Planets (2018). DOI: 10.1029/2017JE005399 



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