태양계 이야기 280 - 토성의 위성 미마스에도 바다가 ?

 토성 주변을 공전하는 위성 가운데 가장 큰 것은 타이탄 입니다. 사실 타이탄은 토성 주변을 돌고 있는 위성과 고리의 질량을 합친 것의 96% 를 차지하는 대형 위성입니다. 나머지 다 합쳐 봐야 위성 질량의 4% 밖에 되지 않습니다. 타이탄 단독으로 달 질량의 1.8 배 달할 만큼 타이탄은 큰 위성입니다. 

 하지만 이렇게 작은 기타 위성들도 재미있는 특징들을 많이 가지고 있습니다. 그 중에서 가장 흥미로운 것은 간헐천을 내뿜는 지름 500 km 의 얼음 위성 엔셀라두스이죠. 그 내부에는 액체 상태의 물이 있다고 여겨지고 있습니다. ( http://jjy0501.blogspot.kr/2014/04/Ocean-in-the-Enceladus.html  참조)

 그런데 최근 사이언스에 발표된 새로운 논문에서 엔셀라두스보다 더 작은 얼음 위성인 미마스 (Mimas) 에도 액체 상태의 물이 있을 수 있다는 주장이 제기되었습니다. 미마스는 400 km 지름의 구형 위성으로 지름의 거의 1/3 에 달하는 대형 크레이터의 존재 때문에 스타워즈에 나오는 데스스타와 비슷한 별로 불리기도 합니다. 

(나사의 카시니 탐사선이 촬영한 미마스의 모습  This mosaic of Saturn's moon Mimas was created from images taken by NASA's Cassini spacecraft during its closest flyby of the moon on Feb. 13, 2010.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)    

 연구의 리더인 코넬 대학의 카시니 연구자 래드완 타제딘 ( Radwan Tajeddine, a Cassini research associate at Cornell University) 은 카시니의 데이터를 토대로 미마스 안에서 뭔가 독특한 일이 발생하고 있다고 언급했습니다. 미마스는 토성에서 18 만 km 정도 떨어진 위치에서 0.942 일을 주기로 공전을 하고 있는데 지구 - 달 처럼 위성이 모천체에서 너무 가까이 있어 조석 고정이 된 상태입니다. 즉 미마스의 한쪽 면만이 토성을 바라보고 있으며 공전과 자전 주기가 같은 위성입니다. 

 그런데 실제로 미마스의 공전 궤도는 181902 km 에서 189176 km 까지 완전한 원이 아니라 타원 궤도를 돌고 있습니다. 이점은 지구의 달도 마찬가지여서 지구에서 멀어졌다 가까워졌다를 반복하고 있습니다. 만약 토성 표면에서 미마스를 관측할 수 있으면 지구의 달처럼 칭동 (Libration   http://jjy0501.blogspot.kr/2013/06/154.html 참조) 현상을 일으키는 것을 확인할 수 있다고 합니다. 

 지구와 달도 매우 가까이 있지만 사실 토성의 크기를 생각하면 미마스는 토성에 대단히 가까이 있으며 이로 인해 토성에 중력에 아주 큰 영향을 받고 있습니다. 따라서 거의 원궤도에 가까운 타원 궤도라도 중력의 변화를 크게 일으키게 됩니다. 미마스가 토성에 가까이 갔을 때와 멀어졌을 때 미마스는 잡아늘렸다가 다시 압축시키는 힘을 받게 됩니다.

 이는 엔셀라두스와 마찬가지로 미마스의 내부에 상당한 수준의 조석 마찰을 일으켜 내부의 얼음을 녹일 수 있습니다. 연구팀에 의하면 미마스의 얼음 지각 24 - 31 km 아래에는 액체 상태의 물이 존재할 수도 있다고 합니다. (다른 가능성으로 이상한 모양의 핵이 존재할 수도 있음) 만약 사실이라면 액체 상태의 물을 내부에 품고 있는 얼음 위성들이 태양계에 별로 드물지 않은 셈입니다. 

 과연 이것이 진실인지는 아마도 미마스에서 분출하는 수증기를 관측하거나 혹은 얼음 화산 (얼음 지각을 뚫고 액체와 기체 상태의 물이 분출되는 것) 이 관측 된다면 검증할 수 있을 것입니다 아니면 미마스에 탐사선을 보내야 겠죠. 아무튼 매우 흥미로운 이야기가 아닐 수 없습니다.   

 참고 

Journal Reference:

1. R. Tajeddine, N. Rambaux, V. Lainey, S. Charnoz, A. Richard, A. Rivoldini, B. Noyelles. Constraints on Mimas' interior from Cassini ISS libration measurements. Science, 2014; 346 (6207): 322 DOI: 10.1126/science.1255299

http://www.nasa.gov/jpl/cassini/saturn-moon-may-hide-a-fossil-core-or-an-ocean/index.html#.VEJvNfl_t8F

http://en.wikipedia.org/wiki/Mimas_(moon)