태양계 이야기 1179 - 유로파의 얼음 두께를 측정한 주노

 (This artist’s concept depicts a cutaway view showing Europa’s ice shell. Data used to generate a new result on the ice thickness and structure was collected by the microwave radiometer instrument on NASA’s Juno during a close flyby of the Jovian moon on Sept. 29, 2022. Credit: NASA/JPL-Caltech)

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(Jupiter’s moon Europa was captured by the JunoCam instrument aboard NASA’s Juno spacecraft during the mission’s close flyby on Sept. 29, 2022. The images show the fractures, ridges, and bands that crisscross the moon’s surface. Credit: Image data: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Image processing: Björn Jónsson (CC BY 3.0)

(MWR data for each frequency channel, superimposed on a map of Europa. The 0.6-GHz data are much brighter due to reflected synchrotron emission and are, therefore, shown with a different color scale. The terminator was at approximately 10° W longitude, with the right-hand side in sunlight for these maps. The approximate sounding depth (50% contribution for pure, solid ice) is shown in the lower right of each map, and a typical beam size is shown in the lower left of each map. Credit: Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02718-0)

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나사의 주노 탐사선은 기본적으로 목성을 탐사하는 우주선이지만, 연장 임무를 통해 목성의 위성 역시 탐사하고 있습니다. 이 가운데 가장 중요한 관측 목표는 얼음 지각 아래 바다를 지닌 유로파입니다.

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나사 제트 추진 연구소의 스티브 레빈 (Steve Levin, Juno project scientist and co-investigator from NASA's Jet Propulsion Laboratory)과 동료들은 2022년 주노의 유로파 플라이바이 시 얻어진 Microwave Radiometer (MWR) 데이터를 이용해 유로파 얼음 지각의 두께를 추정했습니다.

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2022년 9월 22일 주노는 유로파 표면에서 360km 떨어진 지점애서 MWR을 이용해 넓은 지역에서 표면 두께를 측정했습니다. 그 결과 얼음 지각의 두께는 평균 29km 정도인 것으로 나타났습니다.

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주노는 유로파 표면의 절반 정도를 관측했는데, 평균 29km 이기 때문에 사실 이보다 더 두껍거나 얇은 부분도 존재할 수 있습니다. 내부에 따뜻한 물이 상승하는 부분이 있거나 대류가 있다면 얇거나 갈라진 얼음 지각 틈으로 간헐천이 분출될 수 있습니다.

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이번 연구에서 주노의 MWR은 균일한 얼음에서 볼 수 없는 산란 (scatterers) 신호를 감지했습니다. 이는 얼음 지각 표면에 있는 균열, 구멍, 빈공간을 의미합니다.

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지구의 빙하와 마찬가지로 유로파 역시 표면에 균열을 지니고 있다는 의미이지만, 신호를 분석한 결과 그 크기는 수센티미터에 불과하고 깊이도 수백 미터 이내로 영양분과 산소를 운반할 경로가 되지는 않을 것으로 보입니다. 다만 간헐천과 함께 분출된 미생물이 이곳에 흔적을 남길 수 있는 만큼 앞으로 흥미로운 관측 목표가 될 수 있습니다.

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주노의 유로파 탐사는 여기까지이지만, 본격적 유로파 탐사는 이제 시작입니다. 나사의 유로파 클리퍼와 유럽 우주국의 주스 탐사선이 목성권에 도달히는 2030년 대가 유로파 탐사의 황금기가 될 것입니다.

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참고

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NASA's Juno measures thickness of Europa's ice shell (phys.org)

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S. M. Levin et al, Europa's ice thickness and subsurface structure characterized by the Juno microwave radiometer, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02718-0

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