태양계 이야기 1144 - 명왕성 대기에는 옅은 안개 같은 연무 입자가 있다.

(NASA's New Horizons spacecraft captured this image of Pluto's surface shrouded in atmospheric haze. Credit: NASA/JHUAPL/SwRI)

왜행성으로 강등되긴 했지만, 명왕성은 태양계 가장 자리에서 비교적 큰 천체로 옅은 대기를 지니고 있습니다. 이 대기는 태양에서의 거리에 따라 표면 물질이 증발해서 나타나는데, 다시 얼어붙는 과정에서 물질의 재배치가 일어나기도 하고 온도에도 영향을 미치는 것으로 생각됩니다.

캘리포니아 대락 산타 크루즈 캠퍼스의 시 장 (UC Santa Cruz's Xi Zhang)은 2017년 명왕성의 대기에

대한 놀라운 가설을 내놓았습니다. 명왕성의 대기는 질소나 매탄처럼 명왕성의 조건애서 증발할 수 있는 휘발성 물질에 의해 생성되는 데 메탄과 질소가 태양 에너지를 받아 광화학 반응을 일으키면 타이탄에서 볼 수 있는 연무 입자 (haze particle)가 형성된다는 것입니다.

물론 이 안개 같은 연무 입자는 매우 옅어서 표면을 가릴 정도는 아니지만, 명왕성 표면 온도를 더 낮출 수 있습니다. 다만 10년 전 명왕성을 탐사한 뉴허라이즌스 데이터로는 이를 입증할 만한 증거를 찾지 못했습니다. 연구팀은 실제로 이런 연무 입자가 있을 경우 중적외선 영역에서 예상보다 강한 에너지가 방출될 것으로 예측했습니다.

당시에는 이를 관측할 수 있을 정도로 강력한 망원경이 없었기 때문에 연구팀은 미래에 더 강력한 망원경이 나오면 이를 검증힐 수 있을 것으로 기대했습니다. 그리고 제임스 웹 우주 망원경이 실제로 예상했던 현상을 관측하는데 성공했습니다.

2023년 5월, 제임스 웹 우주 망원경은 명왕성을 관측해 매우 높은 품질의 4.9–27 μm 파장대 중적외선 이미지를 확인했습니다. 분석 결과는 연구팀의 예상대로 였습니다. 이론으로 예상했던 일을 실제로 관측하는 쾌거를 달성한 것입니다.

명왕성의 지름은 달보다 작지만, 표면 지형과 대기의 다양성은 태양계의 어느 행성에 못지않게 복잡합니다. 과학자들은 뉴허라이즌스호 관측에 이어 제임스 웹 우주 망원경의 힘을 빌어 그 비밀을 하나씩 풀어내고 있습니다.

참고

https://phys.org/news/2025-06-crazy-idea-cooling-effects-pluto.html

Tanguy Bertrand et al, Evidence of haze control of Pluto's atmospheric heat balance from JWST/MIRI thermal light curves, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02573-z

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