태양계 이야기 530 - 던이 밝힌 세레스의 내부구조

(This artist's concept shows a diagram of how the inside of Ceres could be structured, based on data about the dwarf planet's gravity field from NASA's Dawn mission.

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

 세레스는 매우 독특한 천체입니다. 일단 다른 왜행성과는 달리 주소행성대에 위치하면서 지름 1000km의 비교적 큰 소행성이기 때문입니다. 세레스 내부 구조를 알아내기는 쉽지 않지만, 과학자들은 던 탐사선 덕분에 이를 밝힐 수 있는 기회를 얻었습니다. 

 던 탐사선은 장기간에 걸처 세레스 주변을 공전하고 있는데, 중력의 차이에 따라 미세하게 궤도가 변하게 됩니다. 중력의 차이를 만드는 것은 바로 내부에 존재하는 물질입니다. 예를 들어 밀도가 큰 물질이 있으면 질량이 커서 중력이 강해지면 던 탐사선의 고도가 낮아지는 식입니다. 사실 이 차이는 미세하지만, 던 탐사선은 불과 0.1mm 차이도 감지할 수 있기 때문에 세레스 전체의 중력 지도를 작성할 수 있습니다. 

 연구 결과는 세레스의 내부가 정력학적 평형 (hydrostatic equilibrium) 상태라는 기존의 가설을 다시 확인시켰습니다. 이는 지구에서는 주로 대기의 정적 상태를 설명하는 용어입니다. 공기의 흐름은 압력에 낮은 곳으로 진행됩니다. 그런데 지구 대기는 높은 고도로 올라갈수록 희박해집니다. 그런데도 공기가 무조건 상승을 하지 않는 이유는 압력차에 의한 힘과 중력이 균형을 이루고 있기 때문입니다. 

 세레스의 경우 암석의 핵 주변에는 얼음의 맨틀이 존재하는데 완전 액체 상태는 아니지만, 세레스의 자전 및 지각의 물체 의해 형태가 변할만큼은 유동성을 지니고 있습니다. 따라서 지구의 지각과 맨틀처럼 산이 있으면 사실 아래쪽으로도 지각이 더 들어가 있는 모습을 지닌 것으로 보입니다. 이는 마치 빙산과 같은 모습이라고 하겠습니다. 

 이외에도 이번에 얻은 중력 분포 지도를 통해 세레스의 내부 구조에 대해서 여러 가지 사실들이 밝혀지게 될 것으로 기대됩니다. 비록 지구와는 비교할 수 없을 만큼 작은 천체지만, 세레스는 암석의 핵과 얼음의 맨틀이라는 내부구조를 지닌 천체로 과학자들의 관심을 모으고 있습니다. 

 아마 명왕성과 카론도 비슷한 구조를 지니지 않았을까하는 생각이 들지만, 아쉽게도 세레스처럼 주변에서 관측을 시행할 수 없어 확인은 어려울 것 같습니다. 언젠가 저 멀리 얼음 천체에도 탐사선을 보내는 날이 오기를 기대해 봅니다.  

 참고 

http://www.nasa.gov/feature/jpl/what-s-inside-ceres-new-findings-from-gravity-data