태양계 이야기 385 - 혜성에서 발견된 싱크홀?

(혜성 67P 표면의 대형 싱크홀

An active sinkhole (center) on 67P

(Credit: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA))

(싱크홀의 발생 위치와 메카니즘

ESA infographic displaying locations and the potential creation process of the sinkholes

(Credit: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; graphic from J-B Vincent et al (2015)))

 유럽 우주국의 로제타 탐사선이 혜성 67P/Churyumov-Gerasimenko (이하 67P)에서 거대한 싱크홀을 찾아냈다고 합니다. Seth01이라 명명된 대형 싱크홀은 지름 220m에 깊이 185m로 혜성의 크기를 생각해도 결코 작은 크기가 아닌 큰 구덩이 입니다. 그런데 혜성에 지하철을 건설하거나 큰 건물을 세우지 않았는데 왜 싱크홀이 생겼을까요?

 사실 싱크홀 같은 지형은 지구에서도 자연적으로 흔하게 발견됩니다. 지구에서 싱크홀을 만드는 가장 중요한 힘은 바로 지하수입니다. 지하수가 흐르면서 약한 지층을 뚫고 토사를 쓸어가면 그 자리에는 빈공간이 남습니다. 이 빈 공동이 점점 커지다가 어느 순간 천정의 무게를 이기지 못하면 내부의 공동이 드러나면서 거대한 싱크홀이 생기는 것이죠.

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 물론 혜성에는 지하수가 없습니다. 대신 쉽게 증발할 수 있는 얼음과 드라이아이스 등의 휘발성 물질이 있습니다. 혜성이 태양에 다가가서 온도가 올라가면 표면의 먼지층 아래 있는 휘발성 물질에 증발하면서 균열을 타고 표면으로 가스를 분출합니다. 이런 일이 반복되면 언젠가는 내부에 큰 빈공간이 생기는데, 지구에서와 마찬가지로 붕괴되면 싱크홀을 만들게 됩니다.

 그런데 혜성의 중력이 매우 약하다는 점을 감안하면 싱크홀이 생긴 원인은 무게를 이지기 못해서라기보다는 내부의 물질이 폭발적으로 뿜어져 나와서일지도 모릅니다. 사실 로제타는 2014년 4월 30일 혜성 67P에서 갑자기 분출하는 물질이 많아지는 현상을 관측했는데, 처음 연구팀은 이 현상과 이 싱크홀이 연관이 있는지를 검토했지만, 그러기에는 싱크홀이 너무 크다고 결론을 내렸습니다.

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 사실 수 미터급 싱크홀이라도 100t 급 물질을 뿜어낼 수도 있다고 합니다. 아마도 이 싱크홀은 그보다 훨씬 큰 분출이 원인인 것 같다고 합니다. 재미있는 것은 이 싱크홀 내부에서는 아직도 가스가 나오고 있다는 것입니다.

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 지구가 아닌 다른 장소에서 발견된 거대 싱크홀은 사실 많지 않습니다. 지구 같이 지하수가 많이 흐르는 행성이 없기 때문이죠. 다른 메카니즘이긴 하지만 지구와는 비교할 수 없을 만큼 작은 혜성에서 이런 싱크홀이 발견된다는 것은 참 재미있는 일인 것 같습니다.

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 참고

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  "Large heterogeneities in comet 67P as revealed by active pits from sinkhole collapse," Jean-Baptiste Vincent, et al., was published in the July 2, 2015 issue of the journal Nature, DOI: 10.1038/nature14564 .

 http://phys.org/news/2015-07-rosetta-spacecraft-sinkholes-comet.html#jCp

 http://www.gizmag.com/rosetta-sinkholes-comet-67p/38285/

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