태양계 이야기 1079 - 유로파 얼음 지각의 두께 최소20km?

 

(Credit: NASA)

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(Europa's multiple ring basin Tyre observed by the Galileo spacecraft. Credit: NASA/JPL/ASU)

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태양계의 수많은 위성 가운데 목성의 위성 유로파는 과학자들의 특별한 관심을 받고 있습니다. 두꺼운 얼음 지각 아래 바다가 있고 어쩌면 생명체가 있을지도 모르기 때문입니다. 따라서 나사는 언젠가 이 바다에 탐사선을 직접 보내기 위해 연구를 계속하고 있습니다. 하지만 유로파의 얼음 지각의 정확한 두께를 알아야 이에 맞는 탐사 계획을 세울 수 있습니다.

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퍼듀 대학의 브랜든 존슨(Brandon Johnson) 교수와 연구 과학자인 시게루 와키타 (Shigeru Wakita)는 1998년 유로파를 자세히 탐사했던 갈릴레오 데이터를 다시 분석해 유로파의 얼음 지각의 두께를 추정했습니다. 연구팀이 사용한 방법은 표면에 있는 크레이터의 크기와 주변의 동심원 구조를 분석해서 얼음 지각에 대한 모델을 만드는 것입니다.

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(Simulation of the formation of a multiring basin on Europa by a hypervelocity impact. Color illustrates the deformation due to the impact. The white dotted line depicts the boundary between the ice crust and the ocean. The V-shape structures seen at 400s and later in the inset indicate the formation of tectonic features consistent with observed basin rings. Credit: Shigeru Wakita)

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시뮬레이션 결과 연구팀은 유로파의 얼음 지각이 적어도 20km 이상이라는 결론을 얻었습니다. 최대 두께가 얼마인지는 확인할 수 없었지만, 적어도 이 두께의 얼음을 뚫을 수 있는 장치가 있어야 그 아래 있는 바다를 탐사할 수 있는 셈입니다.

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연구팀에 따르면 유로파에 있는 대형 크레이터들은 지질학적 기준에서 수명이 짧은 5000만 년 - 1억 년 전의 것이 가장 오래된 것들입니다. 유로파의 얼음 지각이 계속 바뀌고 있기 때문에 그 이상의 크레이터는 살아남기 어렵습니다. 연구팀의 모델에서는 얼음 지각의 대류가 서서히 일어나고 있으며 이로 인해 표면의 얼음 지각이 계속해서 변하는 것으로 보입니다.

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유로파의 얼음 지각의 정확한 두께가 얼마인지, 그리고 두께가 전체적으로 균일한지 등 여러 가지 의문점이 남아 있지만, 현재 지닌 데이터로는 이 이상 알아내기 힘들 것입니다. 올해 발사되어 2030년부터 유로파를 탐사할 유로파 클리퍼는 갈릴레오 탐사선보다 훨씬 상세한 데이터를 얻을 수 있어 여러 가지 의문점을 풀어줄 것으로 기대되고 있습니다. 그리고 이 데이터를 바탕으로 유로파의 얼음 지각을 뚫을 수 있는 탐사선을 개발할 수 있을 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-03-planetary-scientists-physics-images-impact.html

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Shigeru Wakita, Multiring basin formation constrains Europa's ice shell thickness, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adj8455. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj8455