태양계 이야기 1173 - 토성의 고리 밖으로 펼쳐진 거대한 먼지 헤일로

(Detection locations of silicate particles (blue) relative to Saturn's rotational axis and ring plane (in RS). Credit: The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/psj/ae18c1)

거대한 고리는 토성의 상징입니다. 사실 태양계의 외행성 네 개가 모두 고리를 지니고 있지만, 토성처럼 크고 아름다운 고리는 태양계에서 토성만이 유일합니다. 하지만 사실 토성의 고리는 눈에 보이는 것만이 전부가 아닙니다.

과학자들은 망원경 및 카시니 탐사선 관측 결과를 통해 토성의 고리 밖에 존재하는 희미한 얼음 및 먼지 입자의 존재를 파악했습니다. 토성 주변의 희미한 고리와 주변 헤일로는 토성 지름의 몇 배까지 펼쳐져 있습니다.

베를린 자유 대학의 사이먼 린티 (Simon Linti, Freie Universität Berlin, Institut für Geologische Wissenschaften, Malteserstraße)와 동료들은 나사의 카시니 탐사선이 2017년 임무 종료 직전에 토성 고리 주변에서 수집한 우주 먼지 분석기 (Cosmic Dust Analyzer (CDA)) 데이터를 이용해 토성의 고리 위 아래로 존재하는 미세한 먼지 고리의 존재를 밝혀냈습니다.

카시니 탐사선은 마지막 순간 토성에 매우 가까이 다가가면서 관측한 그랜드 피날레 (Grand Finale Orbits (GFOs)) 임무를 마치고 토성의 대기권에서 타서 사라졌습니다. 마지막 20번의 공전 중 CDA는 총 1650건의 먼지 스펙트럼을 확인했는데 이 가운데 155개는 규산염 (silicate) 입자였습니다. 분포로 보면 미세먼지 고리보다는 먼지 헤일로 (dust halo)로 부르는 것이 적합합니다.

이 규산염 미세 입자는 토성 고리의 아래 위로 존재하며 토성 지름의 3배 달하는 지역까지 펼쳐져 있었습니다. 망원경으로는 그 존재를 쉽게 알아챌 수 없는 이 먼지 입자의 기원은 분명하진 않지만 아마도 주 고리와 충동한 미세 운석의 파편으로 생각됩니다.

토성에 이렇게 큰 먼지 헤일로가 있다는 점은 새로운 사실인데 새삼 토성의 거대함과 복잡한 위성 및 고리 시스템을 보여주는 것 같습니다.

참고

https://phys.org/news/2025-12-saturn-plane-halo.html

Simon Linti et al, A Dust Halo from Saturn's Main Rings Extending Several Saturnian Radii above the Ring Plane, The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/psj/ae18c1

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