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태양계 이야기 868 - 타이탄에 있는 바다의 깊이는?


 

(An artistic rendering of Kraken Mare, the large liquid methane sea on Saturn’s moon Titan. Credit: NASA/John Glenn Research Center)



 토성의 위성 타이탄은 태양계에서 지구처럼 표면에 액체 상태의 바다가 있는 유일한 위성입니다. 다만 물의 바다가 아니라 메탄이나 에탄 같은 탄화수소의 바다라는 점이 큰 차이점입니다. 나사의 카시니 탐사선은 타이탄의 두꺼운 구름을 뚫을 수 있는 레이더를 이용해서 타이탄의 바다의 면적과 구성 물질을 알아냈습니다. 레이더에 반사율은 물질의 표면 상태와 특성에 따라 다르기 때문에 이를 분석할 수 있는 것입니다. 하지만 가장 큰 바다 혹은 호수인 크라켄 마레 (Kraken Mare)에서는 레이더 신호가 제대로 반사되지 않았습니다. 



 코넬 천체물리학 및 행성과학 센터의 발레리오 포기알리 (Valerio Poggiali, research associate at the Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science (CCAPS))가 이끄는 연구팀은 카시니의 레이더 데이터를 분석해 크라켄 마레의 비밀을 풀어냈습니다. 연구팀은 크라켄 마레의 가장 자리의 옅은 만인 모레이 사이누스 (Moray Sinus)의 깊이는 85m 정도라는 사실은 확인했습니다. 바닥에서 반사된 레이더파가 있었기 때문입니다. 또 레이더 반사파를 추가로 분석하면 70%는 메탄이고 16%는 질소, 14%는 에탄인 것으로 나타났습니다. 이 구성은 타이탄에서 두 번째로 큰 바다인 리게이아 마레 (Ligeia Mare)와 비슷했습니다. 



 연구팀은 이 데이터를 종합할 때 크라켄 마레의 중앙부 깊이가 최대 300m 이상이라서 레이더가 반사되지 못하고 다 흡수된 것으로 판단했습니다. 타이탄에 잠수함을 보낸다면 움직일 공간은 충분한 셈입니다. 참고로 크라켄 마레의 면적은 50만㎢에 달해 카스피해보다 훨씬 크고 미국, 캐나다의 5대호를 모두 합친 크기입니다. 크기와 깊이를 감안하면 타이탄 표면 바다 부피의 80%가 크라켄 마레에 집중된 것으로 보입니다. 



 하지만 이렇게 큰 바다를 채우는 데 걸린 시간은 위성의 나이를 생각하면 상대적으로 짧은 1000만년 정도면 충분합니다. 타이탄에 도달하는 태양 에너지는 지구의 1/100 수준이지만, 서서히 일어나는 반응도 누적되면 타이탄 전체를 변화시킬 수 있는 것입니다. 



 현재 나사는 타이탄의 바다를 탐사할 수 있는 잠수함 형태의 탐사선을 계획하고 있습니다. ( https://blog.naver.com/jjy0501/220271836934 참조 ) 이번 연구 결과는 타이탄 잠수함의 필요성과 가능성을 함께 보여준 셈입니다. 



 참고 



https://newatlas.com/space/titan-ocean-depth-radar-cassini/


https://phys.org/news/2021-01-astronomers-titan-largest-sea-feet.html


V. Poggiali et al, The Bathymetry of Moray Sinus at Titan's Kraken Mare, Journal of Geophysical Research: Planets (2020). DOI: 10.1029/2020JE006558
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