태양계 이야기 339 - 가니메데에 지구보다 더 큰 바다가?

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 목성의 위성인 가니메데는 태양계 최대 위성으로 사실 달은 물론이거니와 수성보다도 큽니다. 지름 ​5,268 km로 수성보다 8% 정도 더 크죠. 하지만 질량은 수성보다 45% 낮습니다. 그 이유는 가니메데가 수성보다 매우 가벼운 물질을 많이 가지고 있기 때문입니다. 그 가벼운 물질의 대부분은 물/얼음이라고 생각되고 있습니다.

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 이전부터 과학자들은 얼음 지각 아래 바다의 존재가 매우 강력하게 의심되고 있는 유로파 이외에 칼리스토와 가니메데 역시 얼음 지각 아래 거대한 바다를 가지고 있을 지 모른다는 추정을 해왔습니다. 하지만 이 바다의 존재 유무 및 크기에 대한 추정은 확실치 않은 부분이 많았습니다.

 독일 쾰른 대학의 요하임 사우르(Joachim Saur of the University of Cologne)가 이끄는 과학자팀은 허블 우주 망원경 관측 결과를 토대로 간접적인 방식으로 가니메데의 바다의 크기를 추정하는 작업에 착수했습니다. 이들이 착안한 것은 바로 자기장이었습니다.

 목성은 태양계 행성 가운데 가장 강력한 자기장을 가진 행성입니다. 가니메데는 이 강력한 자기장 사이를 헤치며 목성 주변을 공전하고 있는데, 그 스스로도 약한 자기권을 가지고 있습니다. 사실 가니메데의 자기권은 수성 같은 작은 행성보다 더 강한 편입니다. 그런데 만약 염분이 섞인 바닷물이 있다면 이로 인해 자기장에 영향을 미칠 수 있습니다.

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(목성과 그 위성 가니메데, 그리고 오로라 In this artist’s concept, the moon Ganymede orbits the giant planet Jupiter. NASA’s Hubble Space Telescope observed aurorae on the moon generated by Ganymede’s magnetic fields. A saline ocean under the moon’s icy crust best explains shifting in the auroral belts measured by Hubble. Image Credit: NASA/ESA)  

(가니메데의 오로라. NASA Hubble Space Telescope images of Ganymede's auroral belts (colored blue in this illustration) are overlaid on a Galileo orbiter image of the moon. The amount of rocking of the moon's magnetic field suggests that the moon has a subsurface saltwater ocean. Image Credit: NASA/ESA)

 연구팀은 가니메데의 바다가 자기장에 영향을 미쳐 이 위성의 오로라에(가니메데는 현재까지 알려지기로 유일하게 오로라가 있는 위성임. 이유는 자체 자기장 때문) 흔적을 남길 것이라는 가설을 세웠습니다. 내부의 바다가 자기장을 흡수해 자기 마찰(magnetic friction)이라는 현상을 일으킬 것이기 때문입니다. 이로 인해 가니메데의 오로라의 위치와 강도가 변할 수 있습니다. 연구팀은 이를 통해서 실제로 바다가 존재할 뿐 아니라 바다의 예상되는 크기까지 추정할 수 있었습니다. 그리고 허블 망원경 관측 결과를 토대로 연구팀은 이를 추정했습니다.

 이들에 의하면 가니메데의 바다는 100km 두께를 지니고 있어 지구의 바다보다 훨씬 많은 물을 포함하고 있습니다. 하지만 이 바다는 대략 150km 두께의 얼음 지각 아래에 있어 정확한 두께 측정이 쉽지 않습니다. 이번 연구는 간접적인 방법을 통해서 가니메데의 바다의 두께를 추정한 것으로 앞으로 더 많은 추가 연구를 통해서 더 상세한 결과가 나오게 될 것으로 보입니다.

(과거 추정한 가니메데의 내부 구조

http://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon)#/media/File:Ganymede_diagram.svg )   

 앞으로 목성에 도달한 탐사선으로 나사의 주노가 대기 중에 있으며 그 이후에는 유럽 우주국의 JUICE 가 개발 중에 있습니다. (  http://blog.naver.com/jjy0501/220198078563 참조) 그리고 이전에 설명한 유로파 클리퍼도 있죠. ( http://blog.naver.com/jjy0501/220281285486  참조) 이들의 연구 결과가 더해지면 우리는 가니메데, 칼리스토, 유로파의 내부 구조에 대해서 더 상세한 지식을 얻게 될 것입니다.

 그리고 언젠가 궁극적으로 이 얼음 위성들의 내부 바다를 직접 탐사할 날도 오게 될 것입니다. 과연 어떤 것이 우리를 기다리고 있을지 궁금하지만, 아마도 이것을 확인하게 되는 것은 수십년 후의 미래가 될 것입니다.

 참고

  http://www.nasa.gov/press/2015/march/nasa-s-hubble-observations-suggest-underground-ocean-on-jupiters-largest-moon/index.html

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