태양계 이야기 469 - 명왕성의 얼음 표면, 그리고 파란 대기

(Credits: NASA/JHUIAPL/SwRI)

 과학자들은 뉴호라이즌스가 명왕성 표면에 도달하기 이전에 이미 이 왜행성이 암석의 핵과 얼음의 지각을 지닌 천체라는 사실을 알고 있었습니다. 목성 보다 먼 궤도에서 물이 얼은 얼음(water ice, 이 단어는 메탄, 질소, 이산화탄소 등 다른 물질이 얼어서 된 얼음과 구분하기 위한 것)을 다량으로 포함한 천체는 흔하기 때문이죠. 태양계의 대형 위성에서 얼음은 지구의 맨틀과 비슷한 역할을 하고 있습니다.

 뉴호라이즌스의 Ralph/Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA)는 108,000km 떨어진 지점에서 명왕성의 표면에 얼마나 많은 물의 얼음이 있는지를 측정했습니다. 그 결과 물의 얼음이 생각보다 광범위하게 퍼져있다는 것이 밝혀졌습니다.

 기본적으로 명왕성의 얼음 지각은 물의 얼음으로 되어 있습니다. 하지만 그 위에 물보다 낮은 온도에서 녹거나 기화되는 메탄, 질소, 일산화탄소의 얼음이 덮힐 수 있습니다. 이는 마치 지구의 지각 위에 물이 고여 지구 표면의 대부분이 바다인 것과 비슷한 경우이죠. 표면온도가 매우 낮은 명왕성에서는 물의 얼음이 지각의 기능을 대신한다고 생각하면 이해가 쉽습니다.

 위이 이미지에서 한 가지 특이한 점은 스푸트니크 평원이라고 이름붙은 하트 모양의 지대엔 물의 얼음이 거의 없다는 것입니다. 이는 메탄과 질소 등 다른 형태의 얼음이 표면을 덮고 있기 때문이죠. 아마도 지질활동이 그 이유로 생각되고 있습니다. 다만 정확한 이유에 대해선 앞으로 많은 연구가 필요합니다.

(Credits: NASA/JHUIAPL/SwRI)

 LEISA는 동시에 적외선 파장 (1.25 - 2.5 마이크로미터)에서 명왕성의 대기를 관측했습니다. 명왕성의 대기는 매우 희박해서 사실 명왕성 표면에서 하늘을 보면 그냥 우주가 보이겠지만, 실제로는 대기 속에 연무를 일으킬 수 있는 화학물질 입자(haze particles)가 존재합니다. 메탄이나 질소 같은 대기 성분이 태양빛과 반응해서 에틸렌이나 아세틸렌 같은 화학 물질을 만들 수 있기 때문입니다. 이 화학 물질의 작은 입자가 태양빛을 산란시켜 푸른빛이 나타내는 것입니다.

 명왕성에 대한 연구는 사실 뉴호라이즌스호가 탐사를 시작하면서 본격적으로 시작되었다고 할 수 있습니다. 아직도 데이터를 모두 수신받지 못했는데, 앞으로 몇년간 이 데이터를 분석하고 연구를 진행하면 명왕성에 대해서 많은 사실들이 밝혀질 것으로 생각됩니다.

 참고  

http://www.nasa.gov/image-feature/pluto-s-widespread-water-ice

http://www.nasa.gov/image-feature/plutos-blue-atmosphere-in-the-infrared