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태양계 이야기 857 - 주노가 발견한 목성의 스프라이트와 엘프


 

(The lightning phenomenon known as a sprite depicted at Jupiter in this illustration. Jupiter's hydrogen-rich atmosphere would likely make them appear blue. In Earth's upper atmosphere, the presence of nitrogen gives them a reddish color. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI)





(The south pole of Jupiter and a potential transient luminous event - a bright, unpredictable, and extremely brief flash of light - is seen in this annotated image of data acquired on April 10, 2020, from Juno's UVS instrument. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI)



 나사의 목성 탐사선 주노(Juno)는 현재도 목성 주변 궤도를 공전하면서 임무를 수행하고 있습니다. 최근에도 여러 가지 새로운 발견을 지구로 전송하고 있는데, 그 중 하나는 목성 대기 상부에서 발생한 스프라이트 혹은 엘브스 ("sprites" or "elves")입니다. 
 


 2019년 여름부터 주노의 자외선 분광계 ultraviolet spectrograph instrument (UVS)는 목성 대기에서 예기치 않은 밝은 섬광을 발견했습니다. 이는 전기 방전으로 인해 생긴 섬광으로 번개와 비슷하지만 크기와 위치가 일반적인 번개와는 크게 차이가 납니다. 이 현상은 메가 볼트급 전류에 의한 섬광이 목성에서 일반적으로 번개가 치는 대기 고도의 300km 위에서 생성된 것으로 그 크기 역시 일반적인 번개와 달리 엄청나게 큽니다. 



 공식적으로는 TLE (transient luminous events)라고 알려진 이 이벤트는 지구에서 먼저 발견되었습니다. 엘브스와 스프라이트라고 불리는 이 방전 현상은 짧게는 몇 밀리초에 불과한 시간에 일어날 뿐 아니라 워낙 높은 고도에서 발생해서 오랬동안 그 존재를 몰랐습니다. 우주에서 지구를 관측하는 일이 일반적이 된 지금에 와서야 그 전모가 밝혀진 독특한 현상입니다. 



 지구 상층 대기에서 발생하는 스프라이트는 적어도 24-48km 높이 상공에서 마치 해파리처럼 생긴 전구가 위로 방사되는 모양으로 일어나며 100km 상층까지 불꽃을 볼 수 있습니다. 엘브스는 엄밀히 말해 엘프의 복수형이 아니라 ELVES (Emission of Light and Very Low Frequency perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources)의 약자이지만, 물론 엘프에서 영감을 받은 단어입니다. 엘브스는 스프라이트보다 더 높은 320km까지 펼쳐집니다. 



 이런 TLE 현상은 지구에서는 잘 관찰되었으나 목성에서는 처음 보고되는 것입니다. 물론 주노의 정밀한 목성 대기 관측 능력이 없었다면 결코 알 수 없었던 일입니다. 앞으로도 주노 데이터를 통해 과학자들은 목성에서 새로운 사실들을 밝혀낼 것입니다. 



 참고 



https://phys.org/news/2020-10-juno-sprites-elves-frolic-jupiter.html


Rohini S. Giles et al. Possible Transient Luminous Events observed in Jupiter's upper atmosphere, Journal of Geophysical Research: Planets (2020). DOI: 10.1029/2020JE006659
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