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2019년 8월 10일 토요일

태양계 이야기 759 - 이오의 화산 분출 주기는 500일



(Loki erupts in a blue plume on Jupiter’s moon Io, as seen by the Voyager 1 spacecraft in 1996. Credit: NASA/JPL/USGS)


 태양계 위성 가운데 이오는 화산 활동이 가장 활발한 장소입니다. 수백개의 활화산이 최대 150km 높이의 분출을 일으키고 지표에는 용암과 화산재로 인해 황이 풍부한 용암 대지가 펼쳐져 있습니다. 과학자들은 보이저 및 갈릴레오 탐사선이 보내온 이미지를 통해 그 모습을 상세히 분석했습니다. 그리고 갈릴레오 임무 종료 후 지구의 망원경을 이용해서 계속해서 이오의 화산활동을 연구하고 있습니다.


 캘리포니아 공대의 캐서린 드 클레어 (Katherine de Kleer, a planetary scientist at the California Institute of Technology)와 그 동료들은 하와이에 있는 켁 (Keck) 망원경과 제미니 노스 (Gemini North) 망원경을 이용해 2013-2018년 사이 이오를 관측해 이오의 가장 큰 화산 중 하나인 로키 파테라 (Loki Patera) 화산의 분출 주기가 500일 정도라는 사실을 발견했습니다. 


 이오는 목성을 1.77일 주기로 공전하면서 목성 중력에 의한 조석력으로 내부 마찰이 생겨 화산 활동이 발생합니다. 그런 만큼 1.77일 주기로 밝기 변화가 있을 것으로 예상할 수도 있지만, 막상 관측 데이터에서는 그런 증거를 찾을 수 없었습니다. 반면 500일 주기 변화가 일어나는 이유는 다른 위성의 중력으로 설명할 수 있습니다. 


 목성의 다른 위성인 유로파와 가니메데는 이오와 1:2:4 주기로 목성 주변을 공전합니다. 이오는 다른 위성의 중력으로 인해 완전히 원궤도를 돌지 않고 약간 타원궤도를 그리게 됩니다. 결국 이오의 궤도는 대략 500일 주기로 조금 변동되면서 목성과의 거리도 변해 내부에서 발생하는 열 역시 이 주기로 변하는 것입니다. 


 이런 독특한 주기는 태양계의 다른 행성에서 보기 힘든 것으로 이오만의 현상이라고 할 수 있습니다. 비록 인간이 직접 가서 탐사할 수 있는 환경은 아니지만 과학자들이 큰 흥미를 느끼는 이유가 여기 있을 것입니다. 


 참고 


Katherine Kleer et al. Variability in Io's Volcanism on Timescales of Periodic Orbital Changes, Geophysical Research Letters (2019). DOI: 10.1029/2019GL082691


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