기본 콘텐츠로 건너뛰기

태양계 이야기 988 - 유로파의 얼음 지각에는 호수가 숨어 있다?




 (This color view of Jupiter’s moon Europa was captured by NASA’s Galileo spacecraft in the late 1990s. Scientists are studying processes that affect the moon’s surface as they prepare to explore the icy body. Credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)

목성의 얼음 위성인 유로파는 두꺼운 얼음 지각 아래 액체 상태의 물이 존재하는 것으로 추정되고 있습니다. 태양계의 다른 위성과 달리 크레이터가 거의 없고 얼음의 균열만 있는 표면을 생각하면 가장 타당한 해석입니다. 하지만 그렇다고 해서 단순히 두꺼운 얼음 아래 짠 바닷물이 있는 단순한 구조는 아니라는 주장이 나왔습니다.

나사 JPL의 유로파 과학자인 앨로디 리세이지 (Elodie Lesage, Europa scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Southern California)가 이끄는 연구팀은 컴퓨터 모델링을 통해 유로파 얼음 지각에 있는 호수의 존재 가능성을 조사했습니다.

기본적으로 유로파는 지구의 암석 지각과 맨틀이 얼음 지각과 액체 상태의 물로 대체된 구조로 표현할 수 있습니다. 지구 지각에도 마그마가 고인 장소가 있고 이 마그마가 지각의 균열을 뚫고 들어가 화산 활동을 일으킵니다. 과학자들은 유로파 버전의 얼음 화산 분출이라고 할 수 있는 간헐천 분출을 실제로 확인했습니다.

그런데 이 분출은 수십 km의 얼음 지각을 뚫고 바로 나온 것이 아니라 어쩌면 얼음 속 호수가 마그마처럼 고여 있다가 나온 것일 수도 있습니다. 연구팀의 모델에 따르면 유로파 지표 아래 4-8km 깊이 얼음 지각의 약한 곳에 호수가 존재할 가능성이 있습니다.

이 얼음 호수는 얼었다가 녹기를 반복하면서 팽창과 수축을 반복할 수 있습니다. 결국 균열을 만들어 더 깊은 곳에서 물이 분출되거나 혹은 더 얕은 곳으로 물이 분출될 수도 있습니다.

다행히 2024년 발사 예정인 나사의 유로파 클리퍼 탐사선에는 그 존재를 증명할 수 있는 Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON)이 있습니다. 그리고 유로파 클리퍼에 탑재된 고해상도 카메라와 분광기를 이용하면 얼음 화산의 분출 같이 얼음 호수와 연관이 있는 지질학적 지형을 관측할 수 있습니다.

유로파의 얼음 지각은 지구의 암석 지각처럼 두껍기때문에 이를 뚫고 탐사한다는 것은 매우 어려운 과제입니다. 만약 더 얕은 위치에 호수가 존재한다면 더 쉬운 탐사 목표로 주목을 끌 것으로 보입니다. 아무튼 차가운 얼음 호수가 유로파에서는 물의 마그마 같은 역할을 할 수 있다는 사실이 재미있습니다.

참고

https://phys.org/news/2022-10-shallow-lakes-icy-crust-jupiter.html

Elodie Lesage et al, Simulation of Freezing Cryomagma Reservoirs in Viscoelastic Ice Shells, The Planetary Science Journal (2022). DOI: 10.3847/PSJ/ac75bf

댓글

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

이빨이 다시 진화한 개구리

  ( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh )  개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다.   이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다.   이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다.   하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...