태양계 이야기 994 - 유로파의 얼음 지각은 지구의 판구조와 유사했다

(A complex pattern of ridges and bands named Arachne Linea is seen in this false-color image of Europa’s surface taken by the Galileo spacecraft on 26 September 1998. New research shows that this landscape was formed by the jostling of nearby tectonic plates. Credit: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)

지각판 운동은 태양계에서 지구에서만 볼 수 있는 독특한 지질활동입니다. 화성이나 금성 같은 다른 암석 행성도 지질활동이 활발히 일어나고 있고 지구보다 더 큰 화산도 있지만, 현재 판구조를 지니고 있는 것 같지는 않아 보입니다. 이는 지구 내부가 상대적으로 더 뜨겁기 때문으로 생각됩니다.

하지만 지구의 지각판 구조와 비슷한 구조를 볼 수 있는 천체가 있습니다. 바로 목성의 위성 유로파입니다. 적어도 수십 km 두께의 얼음 지각 아래 바다가 있는 형태로 지구의 지각판이 맨틀 위에 떠 있는 것처럼 거대한 얼음 지각이 조각난 채로 물 위에 떠 있습니다. 유로파의 낮은 기온에서는 얼음도 암석처럼 단단합니다.

미국 휘턴 대학 (Wheaton College)의 제프리 콜린스 (Geoffrey C. Collins)와 그 동료들은 나사의 갈리레오 탐사선이 수십 년 전 관측한 유로파의 표면 지형을 면밀히 검토해 유로파의 얼음 지각이 현재는 지구의 판구조와 동일하지는 않지만, 과거에는 미니 판 운동 비슷한 형태를 했다는 증거를 찾아냈습니다.

연구팀이 보고한 내용은 크게 네 가지입니다. 1) 유로파의 얼음 지각판은 전체적으로 넓게 분포한다. 2) 하지만 지구처럼 전체적으로 연결되기 보다는 주위에 국소적으로 연결된다. 3) 얼음 판구조는 일시적, 혹은 주기적으로 나타나는 것으로 보이며 현재는 활동하지 않는다. 4) 과거 활동 시기에는 얼음 지각판이 10-100km 정도 이동했다.

이런 차이점은 아마도 얼음과 암석, 그리고 에너지원이 방사성 동위원소에 의한 것과 목성의 중력에 의한 것 등에 기인할 것입니다. 하지만 더 자세한 분석을 위해서는 역시 표면을 자세히 관측해 변화를 확인할 필요가 있습니다. 이 임무는 2030년대 유로파를 탐사할 유로파 클리퍼의 몫입니다. 그리고 언젠가는 유로파 표면에 탐사선을 내려보내 얼음 지각의 지질 활동과 그 안에 있을지도 모르는 생명 활동의 징후를 찾는 날이 올 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2022-11-europa-plate-tectonic-earth.html

Geoffrey C. Collins et al, Episodic Plate Tectonics on Europa: Evidence for Widespread Patches of Mobile‐Lid Behavior in the Antijovian Hemisphere, Journal of Geophysical Research: Planets (2022). DOI: 10.1029/2022JE007492

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