태양계 이야기 455 - 세레스의 밝은 점의 비밀은 헥사하이드레트?

(This representation of Ceres' Occator Crater in false colors shows differences in the surface composition.

Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

(An image of Occator Crater draped over a digital terrain model provides a 3-D-like perspective view of the impact structure.

Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)​

(A group of scientists from NASA's Dawn mission suggests that when sunlight reaches Ceres' Occator Crater, a kind of thin haze of dust and evaporating water forms there.

Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

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(This map of Ceres, made from images taken by NASA's Dawn spacecraft, shows the locations of about 130 bright areas across the dwarf planet's surface, highlighted in blue.

Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

 왜행성 세레스에서 가장 큰 미스터리 중에 하나였던 밝은 점(bright spot)의 정체가 헥사하이드레이트(hexahydrite, MgSO4·6H2O)라는 연구 결과가 나왔습니다. 독일 막스 플랑크 연구소의 안드레아스 나튜스(Andreas Nathues at Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen)가 이끄는 연구팀은 나사의 던 탐사선이 보내온 자료를 분석해서 이 연구 결과를 저널 네이처에 발표했습니다.

 세레스는 지름 940km의 비교적 작은 천체이지만, 표면 곳곳에 밝은 점들이 분포되어 있습니다. 지금까지 찾아낸 밝은 점은 모두 130여 개에 이르며 이 중에서 가장 큰 밝은 점은 지름 90km의 오카터 크레이터(Occator Crater) 내부에 존재합니다. (사진) 오카터 크레이터 안에는 지름 10km에 깊이 0.5km의 밝은 점이 있습니다.

 세레스의 표면은 사실 아스팔트 수준으로 어둡다고 합니다. 밝은 점의 경우 반사율이 50% 정도인데, 주변부가 어둡기 때문에 매우 밝게 보입니다. 이 밝은 점의 주요 구성 성분이 황산 마그네슘염인 이유는 승화(sublimition) 때문일 가능성이 높다고 합니다.

 연구팀에 의하면 이번 발견이 시사하는 것은 세레스의 어두운 표면 아래 염(salt)이 풍부한 얼음 층이 있다는 것입니다. 물의 얼음은 세레스의 낮은 온도와 대기가 없는 환경에서 승화 과정을 통해서 조금씩 날아가게 되고 남는 것은 그 물에 있었던 화합물들입니다. 결국 시간이 흐르면 세레스의 표면에 밝은 점으로 남게 된다는 것이죠.

 과학자들은 오카터 크레이터가 생성된지 7800만년 정도 된 상대적으로 젊은 크레이터라고 보고 있습니다. 따라서 노출된 얼음층의 면적이 매우 크고 여기서 쉽게 승화되는 가벼운 물질이 날아가고 나면 지금처럼 거대한 밝은 점이 형성된다는 것이죠.

 동시에 세레스 표면 여기 저기 흩어진 밝은 점은 과거 크레이터 충돌의 결과일지도 모릅니다. 다만 시간이 지나면서 표면은 다른 크레이터 충돌에서 나온 레골라스 등으로 표면이 가려지게 됩니다.

 이렇게 해석하면 세레스의 미스터리 밝은 점의 비밀은 대부분 풀리는 것 같습니다.

 다른 한편으로 나사의 연구팀은 세레스의 표면 근처에 암모니아가 풍부한 층이 있는 것 같다는 사실을 발견했습니다. 사실 암모니아 자체는 세레스 표면에서 물의 얼음보다 더 쉽게 승화될 수 있으나 다른 광물 사이에 안정적으로 존재할 수 있다고 합니다.

 이런 독특한 구성을 감안할 때 세레스는 아마도 더 먼 장소에서 형성되었다가 태양계 안쪽으로 들어온 천체일지도 모른다는 게 연구팀의 해석입니다. 끓는 점이 낮은 휘발성이 강한 물질들은 태양 근처에서 뭉치기 어렵기 때문입니다.

 막상 이렇게 미스터리가 풀리고 나니 별게 없는 것 같지만, 아직 모든 비밀이 풀렸다고 보기는 어렵습니다. 언젠가 우리가 보낸 탐사선이 세레스의 표면에서 정말 의외의 사실을 발견할 지 모르는 일이죠.

 참고

     http://www.nasa.gov/feature/jpl/dawn/new-clues-to-ceres-bright-spots-and-origins