(Pluto’s haze layers as observed by the New Horizons spacecraft in 2016. Credit: NASA/JHUAPL/SwRI)
(These maps show example paths of Pluto’s occultation shadows. Only four of the 10 occultations could be observed from multiple locations on Earth for this paper. The solid lines indicate the top, middle and bottom of Pluto’s shadow on each date, and the arrows near the bottom of the image show the direction of motion of the shadow. White text indicates the locations of the successful observing stations. The black dots are the closest approaches of Pluto to the Earth in the centers of the shadow paths. Credit: A. Sickafoose)
(2026년 6월 1일 호주 퀸즐랜드 칠라고에 있는 사바나 스카이즈 천문대에서 관측한 명왕성 엄폐 현상의 광도 곡선입니다. 회색 수직선은 엄폐 현상의 여러 단계를 나타냅니다. 기준 광도는 별빛과 명왕성계(명왕성과 모든 위성)에서 나오는 빛을 합친 것입니다. 별빛이 명왕성 대기에서 굴절되고 산란되면서 광도는 점차 감소하여 명왕성계에서 나오는 빛만 고려했을 때 거의 0에 가까워집니다. 별이 명왕성 반대편으로 가려지면서 빛은 점차 대기에 다시 나타나기 시작하고, 결국 원래의 밝기로 돌아옵니다. 이미지 제공: A. Sickafoose)
명왕성은 긴 타원궤도를 돌고 있습니다. 현재는 태양에서 멀어지는중인데, 이로 인해 생기는 큰 특징은 희박한 대기가 태양과의 거리에 따라 밀도가 달라진다는 것입니다. 사실 명왕성은 1989년에 태양에서 가장 가까운 근일점을 지나 2114년에는 가장 먼 원일점에 도달하게 됩니다. 따라서 현재 명왕성의 대기는 점점 희박해지고 있습니다.
행성 과학 연구소의 선임 과학자인 아만다 시카푸스 (Planetary Science Institute senior scientist Amanda Sickafoose)가 이끄는 연구팀은 명왕성의 대기가 얼어붙어 희박해지는 과정을 관측했습니다.
행성 과학 저널(Planetary Science Journal) 에 발표된 새로운 논문에서 연구팀은 2017년부터 2023년까지 명왕성의 대기가 어떻게 변화했는지 조사했습니다. 연구 결과, 2015년 뉴 호라이즌스 탐사선의 근접 비행부터 2021년 상반기까지 명왕성의 대기압은 일정하게 유지되었습니다. 그러다가 2021년 중반부터 2023년 7월까지는 대기압이 16% 감소했습니다.
그런데 사실 이 연구 결과는 명왕성의 대기를 직접 관측한 결과는 아닙니다. 기본적으로 명왕성은 너무 멀고 어두운데다 대기 압력도 지구의 10만 분의 1 수준에 불과합니다. 뉴 호라이즌스처럼 명왕성에 근접 관측하지 않는다면 대기를 직접 관측하기는 불가능합니다.
연구팀은 명왕성 근접 비행 당시 관측된 것처럼 대기가 희뿌연 상태라고 가정하고 모델을 구축했습니다.
대신 연구팀은 명왕성, 지구, 그리고 별들이 하늘을 천천히 움직이면서 우연히 일렬로 정렬되는 엄폐 현상이 발생할 때를 이용해 명왕성의 대기를 관측했습니다. 명왕성이 별 앞을 지나갈 때 별빛이 어떻게 변하는지 관측하면 대기의 특성을 파악할 수 있는 것입니다. 사실 명왕성의 대기가 존재한다는 사실 자체도 이런 방식으로 뉴 호라이즌스호 탐사 전에 이미 알려져 있었습니다.
하지만 실제 관측은 이론처럼 간단하지 않습니다. 예를 들어 별이 명왕성 뒤로 지나갈 때 명왕성의 그림자가 가릴 수 있습니다. 과학자들은 관측을 위해 그림자 경로 지도를 만들고 최적의 관측 기회를 찾아 냈습니다. 연구팀은 2017년 이후 10번의 엄폐 현상을 관측했는데, 4번 정도는 지구의 여러 지역에서 동시 관측이 가능했습니다.
물론 그래도 매우 희미한 빛을 지구에서 관측해 분석하는 일은 쉽지 않은 도전입니다. 하지만 연구팀은 매우 미세한 관측 결과를 분석해 앞서 설명한 성과를 거뒀습니다. 이는 명왕성의 작은 크기와 먼 거리, 그리고 희박한 대기를 생각하면 놀라운 성과입니다.
참고로 명왕성의 대기는 주로 질소로 이루어져 있으며, 메탄과 일산화탄소 같은 탄소 기반 화합물들이 결합하여 안개를 형성할 수 있습니다. 대기압이 낮아짐에 따라 이러한 안개는 점차 옅어지고 낮은 고도로 가라앉을 것입니다. 이번 관측을 통해 안개까지 관측이 가능한 건 아니지만, 앞으로 대기의 변화는 계속 관측이 가능할 것입니다.
다만 2030-2040년대에 이르면 명왕성의 대기를 이루는 질소가 대부분 얼어붙어 관측이 어려워질 것입니다. 이후 다시 수백년 후 우리의 후손들이 명왕성의 대기를 관측하거나 혹은 아예 탐사선을 내려보내 확인할 수 있을 것으로 기대합니다.
참고
Amanda A. Sickafoose et al, Changes in Pluto's Atmosphere Based on Stellar Occultation Data from 2017 to 2023, The Planetary Science Journal (2026). DOI: 10.3847/psj/ae6cdd
https://phys.org/news/2026-08-pluto-hazy-atmosphere-collapsing-sun.html
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