태양계 이갸기 923 - 소행성 파에톤의 혜성활동은 나트륨 때문

 (This illustration depicts asteroid Phaethon being heated by the Sun. The asteroid’s surface gets so hot that sodium inside Phaethon’s rock may vaporize and vent into space, causing it to brighten like a comet and dislodge small pieces of rocky debris. Credit: NASA/JPL-Caltech/IPAC)

(These radar images of near-Earth asteroid en:3200 Phaethon were generated by astronomers at the National Science Foundation's Arecibo Observatory on Dec. 17, 2017. Observations of Phaethon were conducted at Arecibo from Dec.15 through 19, 2017. At time of closest approach on Dec. 16 at 3 p.m. PST (6 p.m. EST, 11 p.m. UTC) the asteroid was about 6.4 million miles (10.3 million kilometers) away, or about 27 times the distance from Earth to the moon. The encounter is the closest the asteroid will come to Earth until 2093. Credit: Arecibo Observatory/NASA/NSF)

 쌍둥이 유성우(Geminid meteor shower)의 기원으로 알려진 소행성 파에톤(3200 Phaethon)은 태양에서 2090만km에서 3억5900만km 사이를 공전하는 지름 5.8km 크기의 아폴로 (Apollo) 소행성입니다. 그런데 파에톤은 태양에 근접할수록 먼지와 가스를 방출하면서 밝기가 더 밝아지는 특이한 변화를 보입니다. 혜성이 아닌 소행성으로 이미 기화할 수 있는 얼음은 다 사라진 천체에서 보이는 이상한 활동입니다. 

  칼텍의 요셉 마지에로 (Joseph Masiero, a scientist at IPAC, a research organization at Caltech)와 그 동료들은 그 이유를 알아내기 위해 제미니 유성우의 특징을 분석하고 실험실 연구를 통해 이런 변화를 가져올 수 있는 이유를 알아냈습니다. 가장 가능성 있는 이유는 바로 소듐(나트륨)이었습니다. 

 파에톤이 태양에 근접하면 표면 온도는 섭씨 750도까지 상승합니다. 이 온도에서 기화할 수 있는 물질 가운데 가장 유력한 것은 나트륨입니다. 실제로 쌍둥이 유성우는 나트륨 함량이 매우 낮은데 이는 파에톤에서 이미 많이 증발해 그렇다고 해석할 수 있습니다. 실험실 연구 결과 실제 관측 결과를 설명할 수 있는 해석 역시 나트륨 증발이었습니다. 혜성에서 볼 수 있는 휘발성 물질인 이산화탄소, 일산화탄소, 질소, 물 대신 나트륨 성분이 증발해 혜성과 유사한 분출 활동이 일어나는 특이한 소행성인 셈입니다. 

 이런 나트륨 활동은 유성우를 만든 이유 중 하나였을 것입니다. 파에톤의 표면에서 물질이 분출하면서 균열을 만들고 이 과정에서 약한 중력을 이긴 파편들이 우주 공간에 뿌려졌을 것이기 때문입니다. 그래서 파에톤의 표면은 마치 말라버린 땅처럼 갈라진 모습으로 묘사됩니다. 실제로 어떤지 알기 위해서 직접 우주선을 보내 독특한 표면 활동을 확인해야 할 천체 중 하나가 바로 이 파에톤일 것입니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2021-08-fizzing-sodium-asteroid-phaethon-cometlike.html

https://en.wikipedia.org/wiki/3200_Phaethon

 Joseph R. Masiero et al, Volatility of Sodium in Carbonaceous Chondrites at Temperatures Consistent with Low-perihelion Asteroids, The Planetary Science Journal (2021). DOI: 10.3847/PSJ/ac0d02