(SIIOS demobilization team in Greenland. (left to right) Natalie Wagner, Juliette (Bella) Broadbeck, Dani DellaGiustina, Namrah Habib, Susan Detweiler, Angela Marusiak, and pilot Sebastian Holst. Credit: Tonny Olsen)
나사의 인사이트 탐사선은 2018년부터 화성의 지진파 정보를 수집하고 있습니다. 과학자들은 이를 통해 화성의 내부 구조를 실제 관측 결과를 가지고 좀 더 자신 있게 말할 수 있게 됐습니다. 당연히 나사는 태양계 다른 천체에서도 지진파 정보를 수집해 천체의 내부 구조를 조사할 계획을 가지고 있습니다. 앞으로 가장 유망한 후보 중 하나는 얼음 지각 내부에 바다를 지닌 목성의 얼음 위성 유로파와 토성의 얼음 위성 엔셀라두스입니다.
나사 제트 추진 연구소의 앙겔라 마루색(Angela Marusiak of NASA's Jet Propulsion Laboratory)이 이끄는 연구팀은 그린란드의 빙하에서 지진파를 탐사하는 Seismometer to Investigate Ice and Ocean Structure (SIIOS) 연구를 진행했습니다. 헬리콥터를 이용해서 적당한 위치를 찾은 후 여기에 모의 착륙선과 지진계를 설치해 빙하와 빙하 아래 있는 호수의 존재를 찾아내는 연구입니다. 지구상에서 유로파의 지각과 가장 비슷한 장소를 고른다면 역시 그린란드와 남극의 빙하일 것입니다.
연구팀은 그린란드 카나크 (Qaanaaq) 북쪽 80km에 있는 빙하에 모의 착륙선과 지진계를 설치했습니다. 모의 착륙선은 알루미늄 상자에 담겼는데, 유로파 표면이 대기와 진동이 거의 없는 환경이라는 점을 감안한 조치였습니다. 그린란드 표면에 접촉하는 장치는 지진계 하나 뿐입니다.
그런데 유로파 표면은 화성과 달리 장시간 지진파 관측이 어려운 여러 가지 제한점이 있습니다. 표면에 내려쬐는 태양 에너지가 지구의 1/25 수준에 불과해 태양 전지로 충분한 에너지를 공급하기 어렵고 강력한 방사선에 노출되어 수주 이상 데이터 수집이 쉽지 않다는 것입니다. 이런 환경에서 장시간 데이터를 수집할 수 있는 방법에 대해서 고민하지 않을 수 없는 상황입니다.
아무튼 연구팀은 망치를 이용해서 인위적 지진을 일으킨 것을 포함해 그린란드 빙하에서 지진파를 다수 수집했습니다. 빙하의 이동에 따른 진동이나 혹은 빙하 밖에서 생긴 지진파가 빙하로 전달되는 등 여러 가지 소스가 있을 수 있습니다. 유로파의 얼음 지각이 얼마나 활동적일지는 모르지만, 간헐천이나 표면 균열 등을 생각할 때 활발한 지질 활동이 있을 가능성이 있습니다. 그렇다면 지진파에 뭔가 기록될 가능성도 높을 것입니다.
유로파 지진파 탐사는 아직은 먼 미래의 이야기입니다. 그전에 현재 개발 중인 유로파 클리퍼가 우선 유로파를 상세히 관측해야 할 것입니다. 그러나 언젠가 인류가 유로파 표면에도 탐사선을 보내 유로파의 내부를 살펴보게 될 것은 확실합니다. 과연 얼음 지각 아래 진짜 생명체가 존재할지 과학자 뿐 아니라 일반 대중들도 큰 관심을 가지고 지켜볼 것입니다.
참고
Angela G. Marusiak et al, The Deployment of the Seismometer to Investigate Ice and Ocean Structure (SIIOS) in Northwest Greenland: An Analog Experiment for Icy Ocean World Seismic Deployments, Seismological Research Letters (2021). DOI: 10.1785/0220200291
https://phys.org/news/2021-03-icy-ocean-worlds-seismometer-greenland.html
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