(The north pole of Ganymede can be seen in center of this annotated image taken by the JIRAM infrared imager aboard NASA's Juno spacecraft on Dec. 26, 2019. The thick line is 0-degrees longitude.
Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM)
(These images the JIRAM instrument aboard NASA's Juno spacecraft took on Dec. 26, 2019, provide the first infrared mapping of Ganymede's northern frontier. Frozen water molecules detected at both poles have no appreciable order to their arrangement and a different infrared signature than ice at the equator.
Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM)
현재 목성을 탐사 중인 나사의 주노 (Juno) 탐사선의 일차 목표는 목성입니다. 주노는 극궤도 탐사선으로 위성을 탐사하기에는 어려운 궤도를 돌기 때문에 선배인 갈릴레오 탐사선이 목성의 4대 위성을 많이 탐사한 것과 달리 목성 자체 관측에 집중하는 것입니다. 하지만 반대로 우연히 위성에 가까워지는 경우 극지방을 관측하기에는 더 유리하다는 장점이 있습니다.
나사는 지난 2019년 12월 26일 주노가 태양계 최대 위성인 가니메데의 북극 10만km 상공에서 찍은 사진을 공개했습니다. 당시 주노는 총 300장의 적외선 이미지를 촬영했는데, 그 해상도는 픽셀 당 23km 정도입니다. 해상도가 높다고 보기는 어렵지만, 과학자들은 주노 데이터를 통해 가니메데의 중요한 특징을 확인했습니다.
본래 목성 가스 표면 아래 50-70km까지 뚫고 촬영할 수 있도록 개발된 주노의 Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) 장치는 가니메데의 북극에 비결정성 (amorphous) 얼음의 존재를 확인했습니다. 본래 물이 얼면 잘 알려진 육각형 결정 형태를 띄게 되지만, 가니메데는 그렇지 않은 셈입니다. 그 이유는 가니메데가 태양계 위성 가운데 유일하게 자체 자기장을 지니고 있기 때문입니다. 이로 인해 태양에서 온 입자가 극지방으로 집중되는데, 가니메데는 대기가 없어 표면으로 고에너지 입자가 쏟아져 결정화를 방해한 것입니다.
따라서 가니메데의 얼음 표면은 적도 지방은 일반적인 물의 얼음이 있는 반면 극지방은 유리 같은 비결정형 얼음이 존재하고 있습니다. 태양계 최대 위성이지만, 상대적으로 주목을 받지 못했던 가니메데의 흥미로운 비밀인 셈입니다.
하지만 목성의 얼음 위성들을 자세히 관측하기 위해서는 주노와 다른 궤도를 도는 차세대 탐사선이 필요합니다. 나사의 유로파 클리퍼는 생명체 존재 가능성이 가장 높은 유로파를 집중 관측할 예정이기 때문에 가니메데의 관측은 유럽 우주국이 개발 중인 JUpiter ICy moons Explorer 의 몫이 될 것입니다. 이 우주선들이 2030년대에 목성의 얼음 위성을 상세히 관측하면 이외에도 더 놀라운 사실이 밝혀질 것으로 기대됩니다.
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