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2019년 1월 21일 월요일

태양계 이야기 730 - 토성의 고리는 최근에 생겼다?



(Saturn's interior is mainly composed of three layers: a deep inner core made mostly of heavy elements, with a liquid metallic hydrogen envelope, surrounded by a molecular hydrogen layer. Cassini measurements are telling scientists about the size of the core, the flow of winds in the atmosphere, and the mass of the rings. Credit: Background image from NASA/JPL-Caltech)


 호랑이가 죽어 가죽을 남기듯 오랜 시간 토성과 그 위성을 탐사한 카시니는 많은 데이터를 남긴 채 토성의 대기에서 장렬한 최후를 맞이했습니다. 특히 마지막 순간 최초로 토성의 고리 안쪽으로 들어가 그 정확한 질량과 분포를 측정해 많은 사실을 보여줬습니다. 캘리포니아 대학의 버크하드 밀리처 교수(Burkhard Militzer, a professor of earth and planetary science at the University of California, Berkeley)와 그 동료들은 카시니 데이터를 바탕으로 토성의 내부 구조와 고리의 물리적 특성을 확인했습니다. 


 토성의 고리를 구성하는 물질의 총 질량은 생각보다 적어서 데스스타 같은 독특한 외형을 지닌 지름 300km 이내의 얼음위성 미마스의 40%, 달의 2000분의 1 정도에 불과하다고 합니다. 그리고 이전부터 알려진 것처럼 다양한 이유로 질량을 잃고 있어 생성된 시기도 생각보다 짧은 1억년 이내나 어쩌면 1천만년 이내일 수도 있다고 합니다. 그렇다면 우리 인류는 운 좋게 토성에 고리가 있는 시점에 탄생해 이를 목격하고 있을지도 모릅니다. 


 이 고리의 기원에 대해서도 여러 가지 가설이 있는데, 과거에는 45억년 전 토성의 얼음 위성을 형성하고 남은 일부라는 주장도 있었으나 현재의 이론은 혜성이나 다른 위성의 충돌의 결과로 만들어진 것이라는 가설이 유력합니다. 어느 쪽이든 토성의 전체 나이를 생각하면 그렇게 오래 된 건 아닐 것으로 보입니다. 


 이번 연구에서는 토성의 내부 구조에 대한 데이터도 같이 나왔습니다. 토성은 가장 안쪽에 지구 질량의 15-18배에 정도의 무거운 원소로 된 고체 핵을 지니고 있으며 그 주변은 고압 환경에서 액체 금속 상태가 된 수소가 있고 가장 밖은 수소 층이 있는 3단계 구조를 지닌 것으로 보입니다. 


 아무튼 고리가 없는 토성의 모습은 상상이 되지 않지만, 본래 토성의 모습은 그런 것일지도 모릅니다. 우리가 지금 보는 것은 토성의 매우 독특하고 별난 모습일 것입니다. 



 참고 


L. Iess el al., "Measurement and implications of Saturn's gravity field and ring mass," Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aat2965 



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