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2018년 7월 20일 금요일

태양계 이야기 704 - 유로파의 얼음 지각과 물 맨틀



(This animation demonstrates how deformation in the icy surface of Europa could transport subsurface ocean water to the moon’s surface. Credits: NASA/JPL-Caltech/Samuel M. Howell)


 태양계의 여러 천체 가운데 유로파는 가장 독특한 표면을 지닌 천체입니다. 유로파의 표면은 대기가 없는 태양계의 다른 천체와 달리 표면에 크레이터가 거의 없으며 대신 얼음에 생긴 균열 같은 지형이 자리잡고 있습니다. 표면에 크레이터가 별로 없다는 점은 지각이 끊임없이 새롭게 변하거나 혹은 신속하게 메꿔진다는 의미입니다. 


 과학자들은 유로파의 얼음 지각 아래 액체 상태의 물이 있다고 보고 있습니다. 지구가 암석 지각과 그 암석이 녹은 맨틀을 지니고 있듯이 유로파는 얼음의 지각과 그 아래의 물의 맨틀이 존재하는 것입니다. 액체 상태의 물이 바다와 같은 형태인지 슬러쉬 같은 형태인지는 가설에 따라 의견이 갈리지만, 분명한 것은 녹은 상태의 물이 없다면 설명되지 않는 지형이라는 점입니다. 

  
 나사의 제트 추진 연구소 (JPL)의 과학자들은 유로파와 목성이 또 다른 얼음 위성인 가니메데의 지각 구조를 시뮬레이션 했습니다. 그 결과 붉은 색조로 표시된 표면의 얼음 지각이 내부에서 올라오는 따뜻한 물의 대류에 의해 녹아 균열이 생겼다가 다시 표면의 차가운 온도로 얼어붙는 과정이 확인되었습니다. 이와 같은 현상의 근본 원인은 유로파와 가니메데 내부의 열인데, 특히 유로파는 목성에 더 가까워 내부의 마찰열이 커서 물의 대류 현상이 활발한 것으로 생각됩니다. 


 이 시뮬레이션에서 유로파와 가니메데 내부의 대류 혹은 밴드 (band)의 크기는 폭 수십km, 길이 수백km에 달하는 것으로 나타났습니다. 그리고 내부의 활발한 대류 활동과 얼음 지각의 융해로 인해 지각의 평균 수명이 매우 짧아 수십 만년에 불과한 지형이 많은 것으로 나타났습니다. 지구에서도 암석 지각과 맨틀의 순환이 일어나지만, 물의 얼음이 더 쉽게 녹기 때문에 유로파의 지각이 훨씬 젊은 것으로 보입니다. 따라서 거대한 크레이터는 보기 어려운 것이죠. 


 물론 더 상세한 내용을 알기 위해서는 직접 유로파에 탐사선을 보내 확인해야 합니다. 나사는 유로파 클리퍼 탐사선을 보내 유로파의 상세한 지형을 관측하고 얼음 지각 아래 무엇이 있는지 밝혀낼 것입니다. 그 결과가 기대됩니다. 


 참고 


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