(Saturn's moon Mimas, imaged by the Cassini spacecraft. A new study shows how such small ice moons could sustain a liquid ocean beneath an icy shell, and how that could give rise to surface features. Credit: By NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute - This image or video was catalogued by Jet Propulsion Laboratory of the United States National Aeronautics and Space Administration (NASA) under Photo ID: PIA12570., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10371541)
태양계 외행성의 얼음 위성 가운데는 내부에 액체 상태의 물이 존재하는 것이 확실한 위성들이 있습니다. 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스가 가장 확실하게 거론되는 경우입니다. 하지만 과학자들은 그 외에 다른 위성 내부에도 액체 상태의 물이나 바다가 있을 수 있다고 보고 있습니다.
캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스의 막스 루돌프 교수 (Max Rudolph, associate professor of earth and planetary sciences at the University of California, Davis) 연구팀은 태양계의 이런 얼음 위성의 바다에서 일어날 수 있는 일을 연구하던 중 흥미로운 결론을 얻었습니다. 일부 얼음 위성의 바다 밑바닥에서는 물이 끓는 장소가 있다는 것입니다.
그 이유는 온도보다 압력에 있습니다. 얼음의 밀도는 물보다 낮습니다. 따라서 표면에서 얼음이 어는 경우 팽창하면서 엔셀라두스에서 볼 수 있는 것 같은 줄무늬 지형인 호랑이 무늬 (Tiger stripe)를 만듭니다. 연구팀은 반대로 암석 핵의 지열로 인해 가장 바닥에 있는 얼음이 녹는 경우를 가정했습니다.
이 경우 얼음이 녹으면서 부피가 줄어들기 때문에 압력이 갑자기 줄어들게 됩니다. 그러면 고압 상태에 있던 물이 팽창하면서 끓어오를 수 있는 것입니다. 연구팀은 내부에 큰 바다를 지니고 있을 가능성이 높은 유로파 같은 큰 얼음 위성보다 상대적으로 작은 얼음 위성인 엔셀라두스나 데스 스타 위성으로 잘 알려진 작은 얼음 위성인 미마스 (Mimas), 그리고 천왕성의 얼음 위성 미란다 (Miranda)가 이런 경우에 해당할 것으로 예상했습니다.
이것이 생물체 탄생에 긍정적으로 작용할지 반대로 작용할진 모르겠지만, 우리가 미처 상상하지 못한 얼음 위성의 숨겨진 이야기들은 매우 많을 것입니다. 언젠가 직접 탐사선을 내려보내 지진파 등으로 내부를 들여다 본다면 더 자세한 사실을 알아낼 수 있을 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2025-11-oceans-lurk-beneath-ice-solar.html
Maxwell L. Rudolph et al, Boiling oceans and compressional tectonics on emerging ocean worlds, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02713-5
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