(Southwest Research Institute scientists combined data from NASA's New Horizons mission with novel laboratory experiments and exospheric modeling to reveal the likely composition of the red cap on Pluto's moon Charon and how it may have formed. New findings suggest drastic seasonal surges in Charon's thin atmosphere combined with light breaking down the condensing methane frost may be key to understanding the origins of Charon's red polar zones. Credit: NASA / Johns Hopkins APL / SwRI)
명왕성의 놀라운 모습을 관측한 나사의 뉴 호라이즌스호는 명왕성의 위성이자, 사실상 동반성이라고 불러도 좋은 카론의 이미지도 생생하게 관측했습니다. 카론의 모습은 명왕성만큼 복잡하지는 않았지만, 과학자들을 당혹시킬 정도로 독특한 외형을 지니고 있었습니다. 특히 극지방 있는 붉은 모자 같은 지형은 과학자들의 이목을 집중시켰습니다.
2015년 뉴호라이즌호의 명왕성 탐사 직후 과학자들은 카론의 붉은 모자 지형이 아마도 톨린(tholin)의 일종일 것이라는 가설을 내놓았습니다. 톨린은 메탄이나 에탄 같은 단순한 탄소 화합물이 태양의 자외선이나 우주선 같은 고에너지를 받아 화학반응을 일으켜 만들어지는 유기화합물입니다. 타이탄을 비롯해서 극저온 환경의 태양계 외곽 천체들에 흔하게 보이는 물질입니다. 만약 카론의 붉은 모자가 톨린 계열 화합물이라면 왜 극지방에만 존재하는지가 새로운 문제가 됩니다.
사우스웨스트 연구소 (Southwest Research Institute)의 과학자들은 이 톨린의 기원이 아주 가까에서 공전하는 명왕성에서 유래했다는 연구 결과를 발표했습니다. 연구팀은 뉴호라이즌스호의 관측 결과와 실험실 연구 결과를 토대로 명왕성 카론 간에 메탄의 이동이 일어날 수 있으며 카론이 북극 지방에서 이 희박한 메탄이 화학 반응을 일으켜 톨린 계열 화합물이 된 후 얼어 부터 침착될 수 있다고 주장했습니다.
이것이 사실이라면 태양계 천체 간 상호 작용 가운데서도 가장 독특한 형태일 것입니다. 명왕성의 대기밀도는 지구의 10만분의 1 정도로 대부분이 메탄과 질소 가스입니다. 다만 대기는 넓게 퍼져 있어 궤도에 따라 카론에도 영향을 준 것으로 생각됩니다.
사실 명왕성은 태양계 먼 곳에 있는 여러 천체 가운데 하나일 뿐입니다. 앞으로 더 많은 왜소행성과 소행성에 탐사선을 보낼 수 있다면 명왕성과 카론만큼이나 독특한 외형을 볼 수 있게 될 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2022-06-scientists-source-charon-red-cap.html
Ben Teolis et al, Extreme Exospheric Dynamics at Charon: Implications for the Red Spot, Geophysical Research Letters (2022). DOI: 10.1029/2021GL097580
Ujjwal Raut et al, Charon's refractory factory, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq5701
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