기본 콘텐츠로 건너뛰기

태양계 이야기 519 - 화성의 위성은 충돌의 흔적이다?




(Chronology of events that may have created Phobos and Deimos. Mars is struck by a protoplanet one-third its size (1). A debris disk forms within a few hours. The elementary building blocks of Phobos and Deimos (grains smaller than a micrometer) condense directly from gas in the outer part of the disk (2). The debris disk soon produces a moon near Mars that moves further away and propagates its two areas of dynamical influence like ripples (3), which over the course of a few thousand years causes the accretion of more dispersed debris into two small moons, Phobos and Deimos (4). Under the effect of the tidal pull of Mars, the large moon falls back to the planet within approximately five million years (5), while smaller Phobos and Deimos take up their current positions in the ensuing billions of years (6). Credit: Antony Trinh / Royal Observatory of Belgium)


 화성의 두 위성 - 포보스와 데이모스 - 는 태양계에서 가장 독특한 것 가운데 하나입니다. 이렇게 작은 위성 두 개만 거느린 행성이 없기도 하지만, 그 구성이 매우 독특하기 때문입니다. 이 두 위성의 생성 원인에 대해서는 이전부터 화성 옆을 지나가던 소행성이 화성의 중력에 이끌려 우연이 위성이 되었다는 포획설이 가장 유력합니다. 


 하지만 다른 대안적인 가설도 존재합니다. 지구 - 달과 비슷한 대충돌에 의한 것이라는 주장이 그것으로 최근 두 독립적인 연구팀이 이를 지지하는 증거를 제시했습니다. 


 프랑스 국립 과학원(CNRS) 및 마르세이유 대학 (Aix-Marseille Universite)의 과학자들은 포보스와 데이모스의 표면에서 나온 스펙트럼을 분석해서 그 구성이 소행성대의 다른 천체들과는 다소 다르다는 내용을 Astrophysical Journal 에 발표했습니다. 이들에 의하면 포보스와 데이모스의 구성 물질은 사실 화성을 구성한 원시 미행성과 유사하다고 합니다. 이는 포획설 대신 충돌설을 지지하는 증거입니다. 


 그런데 충돌설이 옳다면 왜 이렇게 작은 위성 두 개만 존재할까요. 충돌설이 유력한 이론인 지구 - 달이나 명왕성과 그 위성들의 경우 아주 큰 크기의 위성이 존재합니다.


 벨기에, 프랑스, 일본의 국제 연구팀은 시뮬레이션을 통해서 그 이유를 규명했습니다. 이들은 화성의 1/3 정도 되는 크기의 천체가 화성이 형성된 후 1억년에서 8억년 사이 충돌하는 경우를 가정하여 연구를 진행했습니다. 


 이 연구에서는 충돌 직후 화성에 고리가 형성된 후 무거운 원소가 많은 안쪽의 고리와 가벼운 물질의 있는 외부 고리가 형성되는 것으로 나타났습니다. (위의 사진) 그런데 이후 안쪽 고리에서 형성된 큰 위성들은 결국 화성에 충돌하고 남은 위성은 외부 고리에서 형성된 포보스와 데이모스라는 주장입니다. 


(Artist's rendering of the giant collision that may have produced Phobos and Deimos along with the Borealis basin. The colliding body would have been approximately one-third the size of Mars. At the time, Mars was young, and perhaps had a thicker atmosphere and liquid water on its surface. Credit: Université Paris Diderot / Labex UnivEarthS)


 이 이론이 맞다면 화성은 초창기에 엄청난 충돌을 겪은 것이 됩니다. 따라서 충돌설을 검증하기 위해서는 실제로 이런 충돌이 있었는지 여부를 알아야할 것 것입니다. 이를 증명하는 일은 쉽지 않을 것 같습니다. 현재로써는 충돌설이 더 우위에 있다고 보기는 다소 어려워보이는데, 학계의 반응 역시 궁금하네요. 


 과학은 여러 가지 대립되는 가설이 서로 경쟁하면서 발전합니다. 과연 어느 가설이 옳은지 언젠가 직접 포보스와 데이모스에 탐사선을 보내 이 비밀을 캐는 날이 오기를 기대해 봅니다. 


 참고


1. Reconciling the orbital and physical properties of the martian moons, Thomas Ronnet, Pierre Vernazza, Olivier Mousis, Bastien Brugger, Pierre Beck, Bertrand Devouard, Olivier Witasse, Fabrice Cipriani. The Astrophysical Journal, in press.

2. Accretion of Phobos and Deimos in an extended debris disc stirred by transient moons, Pascal Rosenblatt, Sébastien Charnoz, Kevin M. Dunseath, Mariko Terao-Dunseath, Antony Trinh, Ryuki Hyodo, Hidenori Genda & Stéven Toupin. Nature Geoscience, 4 July 2016, nature.com/articles/doi:10.1038/ngeo2742

댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...