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태양계 이야기 175 - 타이탄에서 발견된 플라스틱의 원료 ?



 태양계의 여러 위성 중에서도 토성의 위성인 타이탄은 단언컨데 가장 독특한 위성입니다. 타이탄을 독특하게 만드는 가장 중요한 특징은 바로 그 두꺼운 대기에 있다고 할 수 있는데 여기에는 메탄을 비롯하여 이보다 더 복잡한 탄화 수소인 에탄, 프로판 등 아주 다양한 탄화 수소들이 존재합니다. 타이탄의 대기는 98.4% 정도가 질소이며 나머지 1.6% 의 대부분은 메탄 (methane) 입니다. 메탄은 타이탄에서 마치 지구의 물과 같은 역할을 하면서 다양한 기상현상을 일으키며 더 나아가 태양빛에 의해 화학 작용을 일으켜 더 복잡한 탄화 수소를 만드는 것으로 생각됩니다. (  http://jjy0501.blogspot.kr/2012/07/97-1.html 참조)


 지난 1980 년이 타이탄을 자세히 관측한 보이저 1 호의 관측 결과에서는 메탄은 물론 2 개의 탄소 원자를 가진 분자인 에탄 (ethane), 에틸렌 (ethylene), 에틴 (ethyne, 아세틸렌) 그리고 3 개의 탄소 원자를 가진 프로판 (propane), 프로핀 (propyne) 을 발견했지만 당연히 있을 것으로 여겨진 프로필렌 (propylene) 은 발견되지 않았습니다.


 그러나 최근 카시니의 데이터를 분석한 과학자들은 마침내 프로필렌의 존재를 확인하는데 성공했습니다. 사실 프로필렌은 타이탄의 대기 곳곳에 분포하고 있었습니다. 카시니 우주선에 탑재된 합성 적외선 분광기 composite infrared spectrometer (CIRS) 에 포착된 프로필렌 분자의 모습은 지난 30 년 이상 나사의 과학자들이 품었던 의문을 해결했습니다.



( 타이탄의 실제 색에 가장 가까운 모습. 대기에 가득한 탄화 수소 분자들 때문에 노란색에 가깝게 보임 This natural color composite was taken during the Cassini spacecraft's April 16, 2005, flyby of Titan. It is a combination of images taken through three filters that are sensitive to red, green and violet light.  Credit : NASA ) 





(NASA 공개 영상 )


 위의 영상에서 소개한 것 처럼 새롭게 발견된 프로필렌은 사실 우리에게도 매우 친숙한 물질입니다. 흔히 음식물을 담는 반투명 용기에 주로 사용되는 플라스틱과 합성수지의 원료가 되는 물질이기 때문입니다.  대표적으로 plastic number 5 로 표기되는 폴리프로필렌이 존재합니다. 또 프로필렌은 액화 석유 가스로도 사용되는 것은 물론 중합 가솔린의 제조 원료로 사용되며 다양한 석유 화학 제품의 원료로써 여러가지 화학 제품을 만드는 데 사용됩니다.


 대기 중에 프로필렌 분자가 있다는 것은 사실 타이탄에는 더 다양한 탄화 수소 분자들이 존재한다는 의미도 될 것입니다. 이것을 지구로 가져와서 사용하는 것은 비용과 에너지를 고려할 때 완전 낭비겠지만 미래 우주로 진출할 우리의 후손들은 귀중한 탄화 수소 원료를 지구가 아닌 타이탄에서 공급하게 될 날이 올지도 모르겠습니다. 아주 쉽게 대량으로 석유 화학 공업의 원료 물질을 손에 넣을 수 있으므로 여러가지 플라스틱이나 유용한 화학 물질을 제조할 수 있습니다.


 타이탄의 표면에 인공 플라스틱이 존재하는지 아닌지는 모르겠지만 아무튼 석유 화학 제품의 원료로 널리 사용되는 프로필렌의 존제가 지구가 아닌 곳에서 확인된 점은 매우 흥미롭습니다. 


 참고   

      
Journal Reference:
  1. C. A. Nixon, D. E. Jennings, B. Bézard, S. Vinatier, N. A. Teanby, K. Sung, T. M. Ansty, P. G. J. Irwin, N. Gorius, V. Cottini, A. Coustenis, F. M. Flasar. DETECTION OF PROPENE IN TITAN'S STRATOSPHERE. The Astrophysical Journal, 2013; 776 (1): L14 DOI: 10.1088/2041-8205/776/1/L14

 http://phys.org/news/2013-09-cassini-spacecraft-plastic-ingredient-saturn.html


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