태양게 이야기 248 - 카론의 얼음 지각 밑에도 바다가 있었을까 ?

 지구 - 태양 거리의 29 배보다 더 먼 저 멀리 있는 명왕성과 그 위성들은 가장 강력한 망원경을 사용해도 제한적으로 밖에 관측할 수 없는 매우 희미한 존재들입니다. 크기 자체도 이제는 행성의 반열에서 내려와야 할 정도로 작은 명왕성이지만 그 주변에는 지금가지 알려진 것만 해도 5 개나 되는 위성들이 존재합니다. 만약 우리가 명왕성을 직접 관측하게 된다면 상상했던 것 이상을 발견하게 될지도 모릅니다. 

 참고 

 뉴호라이즌스 호 : http://jjy0501.blogspot.kr/2012/06/42.html

 명왕성엔 무엇이 있을까 ? : http://jjy0501.blogspot.kr/2014/01/New-Horizons-countdown.html

 2015 년 7월, 다른 문제가 없다면 9 년간의 대장정 끝에 명왕성 탐사선 뉴 호라이즌스 (New Horizons) 호가 명왕성과 그 위성 근처를 지나면서 상세한 관측 결과를 지구로 전송하게 될 것입니다. 그 때가 되면 지금까지 우리가 명왕성에 대해서 궁금했던 여러가지 사실을 알게 됨과 동시에 전혀 알 수 없었던 새로운 사실을 알게 될 것입니다. 그런데 뉴 호라이즌스호가 도착하기 전에 여기에 대한 예측을 해보는 것도 재미있는 일일 것입니다. 몇몇 과학자들은 명왕성과 그 위성들에 대한 예측을 내놓고 있는데 그 중에는 명왕성이나 그 위성에 '바다' 도 들어 있습니다. 

(명왕성과 그 위성에 대한 상상도. 명왕성의 위성에서 바라본 명왕성과 카론 This artist concept shows Pluto and some of its moons, as viewed from the surface of one of the moons. Pluto is the large disk at center. Charon is the smaller disk to the right.

Image Credit: NASA, ESA and G. Bacon (STScI)) 

 명왕성은 반지름 1150 km 정도의 왜행성 (dwarf planet) 으로 지구의 18% 불과한 반지름을 가지고 있습니다. 사실 달보다 작죠. 하지만 반지름이 600 km 의 위성인 카론을 가지고 있습니다. 사실 명왕성과 카론은 1:2 사이즈로 질량이 대략 1:8 정도 이기 때무넹 어떤 의미에서는 쌍성계라고 할 수 있습니다. 이들의 질량 중심은 명왕성 밖에 위치하는데 태양계에서 비교적 큰 천체 가운데서는 유일하게 질량 중심이 내부가 아닌 외부에 존재하는 시스템이기도 합니다. 

(두 천체의 질량 중심을 공전하는 명왕성과 카론.  명왕성 주변을 카론이 공전한다고 이야기 할 수도 있지만 사실상 쌍성계에 가장 가까운 천체.  http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pluto-Charon_System.gif )

 명왕성이든 카론이든 - 229 ℃ 에 근접하는 극저온의 세상에 있습니다. 그런데 어떻게 바다가 존재할 수 있을까요. 해답은 태양계의 바다의 존재가 의심되는 다른 위성들에 있습니다. 대표적으로 목성의 위성인 유로파나 토성의 위성인 엔셀라두스가 그렇습니다. 이들 위성들은 목성과 토성의 강력한 중력에 의한 조석 작용으로 내부에 마찰이 발생해서 두꺼운 얼음 지각 밑에는 액체 상태의 물이 존재하기에 충분한 열이 존재할 것으로 보고 있습니다. 그리고 그 표면에는 순식간에 다시 얼어붙은 얼음의 균열이나 혹은 수증기 간헐천 같은 매우 구체적인 증거도 존재합니다. 

 참고 

샌드위치의 바다를 지닌 가니메데 : http://jjy0501.blogspot.kr/2014/05/Multi-layer-Sandwich-Ocean-in-the-Ganymede.html
유로파에서 수증기가 : http://jjy0501.blogspot.kr/2013/12/europa-water-vapor.html

엔셀라두스 : http://jjy0501.blogspot.kr/2012/07/96.html

(카시니가 촬영한 엔셀라두스의 근접 사진/ 가상 컬러 사진   This is a mosaic of images showing cracks in Saturn's moon Enceladus taken by the Cassini spacecraft during its close flyby on March 9 and July 14, 2005.

Image Credit: NASA/JPL/Space Science Institute ) 

 나사의 알리사 로든 ( Alyssa Rhoden of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland) 과 그녀의 동료들은 저널 이카루스 (Icarus) 에 발표한 논문에서 과거 카론의 지각 밑에도 바다가 있었을 가능성이 있다고 언급했습니다. 그런데 어떻게 그것이 가능할 수 있을까요 ? 

 유로파나 엔셀라두스의 경우 목성이나 토성의 강력한 중력이 그 힘의 근원입니다. 연구팀은 카론이 지금과는 달리 과거에는 이심률 (타원의 찌그러진 정도. 0 이면 완전한 원이고 0 에서 1 미만 까지는 타원) 이 컸을 수도 있다고 보고 있습니다. 그렇게 되면 명왕성 - 카론 사이의 중력에 의해서 카론의 얼음 지각이 갈라지고 내부에 마찰열이 생길 수 있다고 보고 있습니다. 

 그러나 둘다 가까이 위치한 작은 천체이기 때문에 시간이 지나면서 지금처럼 조석력에 의해 고정된 궤도를 공전하게 되었을 것입니다. 결국 현재는 내부까지 완전히 얼어있다고 보는 것이 타당한 추론일 것입니다. 하지만 과거 그런 일이 실제로 있었다면 현재에도 그 흔적인 표면의 균열이 보존되어 있을 수 있고 이것은 뉴호라이즌스호의 관측으로 결론이 날 수 있을 것입니다. 

 이전에 제기된 명왕성의 고리에 대한 추정 이후 상당히 흥미로운 이야기이긴 한데 만약 이 가설을 지지하는 증거가 있다면 우주 어느 곳에서도 생각보다 액체 상태의 물은 만들어지기 쉽다는 이야기가 될 것이기 때문입니다. 만약 생명 탄생에 필요한 다른 요소들 - 탄소, 질소, 인 - 이 같이 존재한다면 의외로 우주에서는 생명체가 탄생할 공간이 넓을 지도 모르는 일입니다. 

 물론 아직까지 이런 것들은 추정에 불과할 뿐입니다. 진짜 궁금증이 풀리는 것은 바로 뉴 호라이즌스호가 명왕성계에 도달하는 2015 년 7월 이후일 것입니다. 어쩌면 진짜 궁금증이 발생하는 것은 그 때부터인지도 모르지만 말이죠. 

 참고 

http://www.nasa.gov/content/goddard/cracks-in-plutos-moon-could-indicate-it-once-had-an-underground-ocean/index.html#.U52Yhfl_t8G