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태양계 이야기 1031 - 엔셀라두스에서 거대한 분출을 확인한 제임스 웹 우주 망원경



 (SwRI contributed to new Cycle 1 JWST findings that show the plume of water escaping from Saturn's moon Enceladus extends 6,000 miles or more than 40 times the moon's size. In light of this discovery, SwRI's Dr. Christopher Glein was awarded a NASA JWST Cycle 2 allocation to study the plume as well as the icy surface of Enceladus, to better understand the potential habitability of this ocean world. Credit: NASA/ESA/CSA/Alyssa Pagan (STScI)/Geronimo Villanueva (NASA-GSFC))

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(An image of the water "donut" surrounding Saturn, which the plumes from Enceladus help to feedNASA, ESA, CSA, STScI, L. Hustak (STScI), G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center))

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제임스 웹 우주 망원경의 주요 목표는 멀리 떨어져 있는 은하와 별이지만, 사실 우리 태양계 역시 중요한 관측 목표 중 하나입니다. 앞서 소개한 것처럼 제임스 웹 우주 망원경은 태양계 관측을 위해서 첫 1년 간 7%의 시간을 할애했습니다.

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사우스 웨스트 연구소의 크리스토퍼 글랜 박사 (SwRI's Dr. Christopher Glein)가 이끄는 연구팀은 제임스 웹 우주 만원경의 Cycle 1과 Cycle 2 관측 데이터를 분석해 토성의 위성 엔셀라두스의 거대한 수증기 분출 규모를 확인했습니다.

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과거 엔셀라두스를 탐사한 나사의 카시니 탐사선은 얼음 표면의 균열에서 수백km까지 치솟는 거대한 간헐천의 증거를 발견했습니다. 토성의 거대한 중력에 얼음 위성의 내부를 녹여 내부에 바다를 만들고 뜨거워진 물은 일부 외부로 방출되는 것입니다.

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이 점을 알고 있는 연구팀도 처음 제임스 웹 우주 망원경의 작외선 분광기 데이터를 받고는 뭔가 잘못된 것이 아닌지 눈을 의심했습니다. 엔셀라두스에서 나온 수증기가 이 위성 지름의 20배에 가까운 9600km까지 넓게 퍼져 있었기 때문입니다.

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다만 실제 물과 얼음 입자의 양은 초당 300리터 정도로 많지 않아서 우리 눈은 물론이고 카시니 탐사선이나 허블 망원경 같은 기존의 망원경으로도 확인할 수 없었습니다. 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능을 새삼 느낄 수 있는 대목입니다.

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(Researchers using the NASA/ESA/CSA James Webb Space telescope recently discovered a plume jetting out from the south pole of Saturn’s moon Enceladus and extending more than 40 times the size of the moon itself. This animation illustrates how the moon’s water plumes feed the moon’s torus. By analysing the Webb data, astronomers have determined roughly 30 percent of the water stays within this torus, and the other 70 percent escapes to supply the rest of the Saturnian system of water. Credit: NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center), A. Pagan (STScI), L. Hustak (STScI))

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이렇게 엔셀라두스에서 공급된 얼음 입자의 30%는 토성 주변에 거대한 도넛 모양의 구조를 형성하고 70% 주변의 고리와 위성으로 흩어지는 것으로 보입니다.

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이번 연구는 엔셀라두스에서 나온 얼음 입자가 생각보다 넓게 퍼져 있다는 점을 보여줬습니다. 만약 이 입자에 유기물이나 생명체가 포함된 경우 더 쉽게 알아낼 수 있다는 이야기입니다. 따라서 앞으로 태양계 생명체 탐사에서 중요한 정보가 될 것으로 보입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-05-webb-telescope-towering-plume-saturn.html

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https://newatlas.com/space/saturn-enceladus-6-000-mile-water-plume/

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JWST molecular mapping and characterization of Enceladus' water plume feeding its torus, Nature Astronomy (2023). Preprint: psg.gsfc.nasa.gov/apps/Enceladus_JWST.pdf

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