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태양계 이야기 720 - 화성의 위성 포보스의 미스터리 줄무늬


(Much of Phobos' surface is covered with strange linear grooves. New research bolsters that idea the boulders blasted free from Stickney crater (the large depression on the right) carved those iconic grooves. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)


 화성의 위성인 포보스(Phohos) 작은 크기 때문에 그렇게 눈에 띄는 위성은 아니지만, 그래도 표면에 다른 위성에서는 볼 수 없는 매우 흥미로운 지형을 지니고 있습니다. 포보스의 표면을 가로지르는 여러 개의 줄무늬 지형이 그것으로 그 정체에 대해서는 과학자들마다 의견이 크게 엇갈리고 있습니다. 1970년대 이 줄무늬 지형이 처음 발견되었을 때는 포보스가 균열을 일으킨 흔적이라는 주장도 있었습니다. 이 위성은 긴쪽 지름이 27km에 불과한 작은 위성이지만, 스티크니 (Stickney) 크레이터라는 지름 9km 의 크레이터가 존재합니다. 이 충돌로 포보스는 거의 파괴될 뻔 했던 것으로 보이며 주름은 그 흔적일지도 모릅니다. 


 하지만 이 설명에는 몇 가지 문제가 있습니다. 모든 주름이 크레이터에서 시작되는 것도 아니거니와 일부는 서로 지나간 흔적이 있어 동시에 형성된 것이 아니라는 추정이 가능합니다. 1970년대 말에 일부 과학자들은 충돌 그 자체가 아니라 충돌에서 나온 암석이 이 도랑 같은 주름 지형을 만들었다고 주장했지만, 이를 확인할 방법은 없었습니다. 


 브라운 대학의 행성 과학자인 켄 람슬리(Ken Ramsley, a planetary science researcher at Brown University)는 컴퓨터 모델을 통해서 이 가설을 검증했습니다. 구르는 바위 모델 "rolling boulder model" 이라고 불리는 이 가설은 포보스가 겪은 거대한 충돌과 낮은 중력에 근거를 두고 있습니다. 한 번 큰 암석이 구르기 시작하면 사실 중력이 낮기 때문에 이를 막기 어렵습니다. 한번 크게 충돌해서 암석이 튀어오르면 포보스의 약한 중력을 이기고 우주 공간으로 튀어 나갔다가 다시 지표에 충돌하는 일도 얼마든지 가능하기 때문입니다. 



(Researchers used computer models to trace the possible path of boulders ejected from Stickney crater on Mars' moon Phobos. The simulations showed that boulders could have carved the iconic grooves seen on Phobos' surface. Credit: Ken Ramsley / Brown University)



(Researchers used computer models to simulate the path of ejecta from Stickney crater on Mars' moon Phobos. The simulations show how boulders take a flying leap over one particular area of Phobos, explaining why it's devoid of grooves. Credit: Ken Ramsley / Brown University)


 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 구르는 바위 모델의 타당성을 검증했습니다. 연구 결과는 실제로 비슷한 형태의 지형이 생성될 수 있음을 보여줬습니다. 이 모델은 운석 충돌에 의한 균열설로는 설명하지 못했던 많은 것들을 설명할 수 있습니다.


 하지만 당연히 이것만으로 모든 설명이 충분하지는 않습니다. 결정적인 단서를 확인하기 위해서는 역시 포보스 표면에 착륙선을 내려보낼 필요가 있습니다. 실패한 탐사선인 포보스 그룬트 이후 언젠가 다시 탐사선을 보내 이를 확인할 수 있기를 희망합니다. 이 가설이 사실이라면 이 지형을 만든 암석 역시 확인할 수 있을 것이고 표면을 확인하면 마모된 흔적을 찾을 수 있을 것입니다. 


 참고 


Kenneth R. Ramsley et al, Origin of Phobos grooves: Testing the Stickney Crater ejecta model, Planetary and Space Science (2018). DOI: 10.1016/j.pss.2018.11.004 

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