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태양계 이야기 397 - 명왕성의 얼음 평원




(스푸트니크 평원이라고 명명된 명왕성의 독특한 평야 지형. In the center left of Pluto’s vast heart-shaped feature – informally named “Tombaugh Regio” - lies a vast, craterless plain that appears to be no more than 100 million years old, and is possibly still being shaped by geologic processes. This frozen region is north of Pluto’s icy mountains and has been informally named Sputnik Planum (Sputnik Plain), after Earth’s first artificial satellite. The surface appears to be divided into irregularly-shaped segments that are ringed by narrow troughs. Features that appear to be groups of mounds and fields of small pits are also visible. This image was acquired by the Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) on July 14 from a distance of 48,000 miles (77,000 kilometers). Features as small as one-half mile (1 kilometer) across are visible. The blocky appearance of some features is due to compression of the image.
Credits: NASA/JHUAPL/SWRI)
 
 

(동영상)
 
 
 나사의 뉴호라이즌스 호는 명왕성 표면에서 예상치 않았던 독특한 지형들을 관측했는데, 이 중에는 거대한 하트모양의 밝은 지형도 존재합니다. 명왕성을 발견한 클라이드 톰보의 이름을 따서 톰보 지역 (“Tombaugh Regio” (Tombaugh Region))이라고 명명된 이 지형의 근접 관측 사진이 공개되었습니다. 이 사진은 77,000km 떨어진 지점에서 촬영된 것입니다. 그 해상도는 1km 정도입니다.  
 
 
 이 사진에서 등장한 지형은 미처 예상하지 못했던 것 가운데 하나입니다. 첫 인상은 마치 진흙이 말라붙으면서 거북이 등처럼 갈라진 모습이지만, 영하 223도의 명왕성에서 이런 일이 발생할 수는 없습니다. 명왕성의 얼음 지표엔 얼어붙은 메탄, 일산화탄소, 질소 등이 존재하며, 이들은 승화작용을 거쳐 기체로 변화될 수도 있습니다. 아마도 이 과정이 이런 독특한 지형을 만드는데 일조했을 가능성이 있습니다. (참고로 각 조각의 지름은 약 20km 정도 크기입니다)
 
 
 나사의 제프 무어(Jeff Moore, leader of the New Horizons Geology, Geophysics and Imaging Team (GGI) at NASA’s Ames Research Center in Moffett Field, California)는 이 지형의 생성 과정을 설명하기가 매우 곤란하다고 언급했습니다. 사실 이런 지형은 얼음 천체 가운데서는 명왕성이 유일하기 때문입니다.
 
 
 당장에 생각할 수 있는 가설은 크게 두 가지로, 첫 번째는 앞서 언급했듯이 진흙이 증발하는 것과 마찬가지로 표면 물질이 증발하면서 생기는 지형이라는 것입니다. 명왕성은 이심률이 매우 큰 궤도를 공전하고 있으며 이로 인해 여름과 겨울의 평균 온도가 차이에 의해 표면 물질이 증발해서 대기를 형성했다 사라지는 독특한 주기를 가지고 있습니다. 이 과정이 반복되면서 이런 지형을 만들었을지 모릅니다.
 
 
 두 번째 가설은 표면에 있는 일산화탄소, 메탄, 질소 등의 물질이 명왕성 내부의 열에 의해서 대류를 하는 경우입니다. 물론 액체는 아니지만, 마치 맨틀처럼 유동성이 있는 고체 물질이라면 가능성이 있습니다. 다만 이 경우에는 왜 이 부위에만 이렇게 에너지가 존재하는지를 입증해야 합니다.
 
 
 이 지형을 만든 메카니즘이 무엇이든 간에 이 지형이 매우 새롭게 형성된 것이라는 점에는 의심의 여지가 별로 없습니다. 크레이터를 보기 어려운 표면 지형은 이 지형이 생긴지 1억 년 이내의 매우 젊은 지형이라는 것을 의미합니다. 명왕성 같은 작은 천체에 어떤 지질 활동이 있다는 사실은 과학자들을 매우 흥분시키는 사실입니다.
 
 
 여기에 이 지형 사이사이로 바람에 의해 형성된 것 같은 지형과 언덕 등이 발견되어 생각보다 복잡한 지형이라는 사실을 암시하고 있습니다. 정확한 생성 원인에 대해서는 아직 알 수 없지만, 연구를 진행하면 어떤 결론이 나올 것으로 보입니다.   
 
 
 
(하트 모양의 지형에 존재하는 일산화탄소의 분포.  Image Credit: NASA/JHUAPL/SWRI)
 
 
 현재 뉴 호라이즌스호가 관측한 데이터 가운데 극히 일부만이 지구에 도달했습니다. 내년까지 보내올 자료를 추가로 계속 분석하면 이전에는 알지 못했던 새로운 사실들이 대거 발견될 것으로 보입니다. 과연 어떤 비밀이 숨어 있을지 궁금하네요.
 
 
 
 참고
 
  http://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-new-horizons-discovers-frozen-plains-in-the-heart-of-pluto-s-heart
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​http://www.nasa.gov/image-feature/frozen-carbon-monoxide-in-pluto-s-heart
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