(Ariel, Uranus's fourth largest moon, is thought to be made of equal parts rock and ice. A new computer model developed at the University of Texas Institute for Geophysics could be used to detect liquid water oceans beneath Ariel's icy surface. Credit: NASA/JPL)
1986년 나사의 보이저 2호는 역사상 처음으로 천왕성과 그 위성의 사진을 찍어 지구로 전송했습니다. 그후 40년 가까운 세월이 흘렀지만, 과학자들이 지닌 가장 최신이자 유일한 근접 관측 데이터는 이것이 전부입니다.
나사는 천왕성과 그 위성에 대한 지식의 공백을 메우기 위해 새로운 천왕성 탐사선을 계획하고 있습니다. 이 탐사의 목표 중 하나는 얼음 가스 행성인 천왕성의 위성 가운데 유로파나 엔셀라두스처럼 내부에 바다를 지닌 것이 있는지 확인하는 것입니다.
텍사스 지질물리학 대학 (University of Texas Institute for Geophysics (UTIG))의 더그 헤밍웨이 (Doug Hemingway)가 이끄는 연구팀은 천왕성의 대형 얼음 위성 가운데 내부에 바다를 지니고 있을 가능성이 있는 위성을 조사했습니다.
내부에 바다가 있는지 조사할 수 있는 가장 좋은 방법은 사실 지진파를 측정하거나 혹은 내부의 물이 뿜어져 나오는 간헐천을 발견하는 것입니다. 하지만 이 모두가 여의치 않을 때 가장 쉽게 구할 수 있는 증거는 위성의 흔들림입니다.
유로파나 엔셀라두스처럼 조석 마찰에 의해 내부가 녹기 위해서는 충분히 행성에 가까이 있어야 합니다. 이 경우 조석 고정이 일어나 지구와 달처럼 위성은 항상 한쪽 면을 바라보며 공전 주기와 자전 주기가 같아집니다. 그러나 달의 경우처럼 위성의 궤도가 완전히 고정된 것은 아닙니다. 달도 지구에 가까워지면서 슈퍼문처럼 보이듯 다른 위성도 완벽한 원이 아니라 약간 타원 궤도를 돌면서 흔들립니다.
연구팀은 천왕성의 가장 큰 위성 내부에 액체 상태의 물이 있을 경우 얼마나 흔들릴지 계산했습니다. 그 결과 위성 중 하나인 아리엘 (Ariel)의 경우 100m 정도 흔들림이 감지될 경우 내부에 160km 깊이의 바다가 있고 그 위에 있는 얼음 지각의 두께는 32km 정도일 것으로 추정됐습니다. 지름 1160km 정도의 위성에서 작은 흔들림이지만, 정교한 카메라를 이용하면 확인 못할 정도는 아닙니다.
천왕성 탐사선은 이제 개념 연구 단계로 만약에 발사되어 도착하더라도 보이저 2호 탐사 후 적어도 50년 후의 일이 될 것입니다. 그만큼 세월이 흐른만큼 매우 진보한 관측 장비를 탑재하고 위성을 관측해 많은 사실을 알아낼 수 있을 것입니다.
우주에는 천왕성이나 해왕성 급 외계 행성이 흔합니다. 여기에도 생명체가 살 수 있는 위성들이 있는 것으로 밝혀지면 우주엔 정말 많은 외계 생명 후보지가 존재할지도 모릅니다. 앞으로 천왕성과 해왕성에 탐사선을 보낸다면 이 질문에 대한 결정적 답을 구할 수 있을 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2024-11-uranus-swaying-moons-spacecraft-hidden.html
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