+ 심장 모양 닮은 '명왕성 하트' 질소 얼음으로 바람 만들어내 / '별들의 싸움'

 

 

 

심장 모양 닮은 '명왕성 하트' 질소 얼음으로 바람

 만들어내

송고시간 | 2020-02-05 10:32

녹았다 얼기 반복하며 심장박동처럼 바람 뿜어

뉴허라이즌스호가 촬영환 '명왕성 하트'

[NASA/존스홉킨스대학 응용물리학연구소/SwRI 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 태양계 가장 바깥에 있는 왜행성인 명왕성이 심장 모양의 평원을 덮은 질소 얼음을 통해 바람을 일으키는 것으로 나타났다.

질소 얼음이 녹았다 얼기를 반복하면서 심장 박동처럼 바람을 만들고 있다는 것이다.

미국항공우주국(NASA) 에임스 연구센터의 행성과학자 탄구이 버트란드 박사가 이끄는 연구팀은 명왕성 '톰보 지역'(Tombaugh Regio)의 질소 얼음을 연구한 결과를 미국지구과학학회(AGU) 학술지인 '지구물리학 연구 저널: 행성'(Journal of Geophysical Research: Planets) 최신호를 통해 발표했다.

AGU에 따르면 연구팀은 톰보지역을 덮은 질소 얼음이 낮에는 녹아 기화하고 밤에 다시 어는 과정을 거치며 질소 바람을 뿜어낼 뿐만 아니라 표면 인근에서 얼음 알갱이와 연무 입자를 끌어올려 검은 띠를 만들고 있다고 밝혔다.

톰보 지역은 NASA의 심우주 탐사선 뉴허라이즌스호가 지난 2015년에 태양에서 59억㎞ 떨어진 명왕성에 근접하면서 처음 포착한 곳으로, 심장 모양을 똑 닮아 '명왕성 하트'로 많은 관심을 끌었다.

심장의 왼쪽에 해당하는 지역은 약 3㎞ 깊이의 분지로 1천㎞에 걸쳐 두꺼운 얼음이 덮여있으며 '스푸트니크 평원'이라는 이름이 붙여졌다. 오른쪽은 고지대로 얼음으로 왼쪽 분지와 연결돼 있다.

연구팀은 뉴허라이즌스호가 관측한 자료를 토대로 기상예측 모델을 돌려 지구 대기의 10만분의 1 수준에 불과한 명왕성에서 질소 바람이 만든 대기가 어떻게 움직이는지를 규명했다. 명왕성 대기는 질소가 대부분을 차지하며 일산화탄소와 온실가스인 메탄도 소량 포함하고 있다.

그 결과, 명왕성의 바람은 4㎞ 상공에서 명왕성의 자전 방향과는 반대인 서쪽으로 쉼없이 부는 것으로 나타났다. 톰보지역의 질소가 북쪽에서 기화해 남쪽에서 얼음이 되면서 서풍을 만든 것으로 분석됐다. 태양계 안에서 이런 대기를 가진 곳은 해왕성의 최대 위성(달)인 '트리톤'(Triton)이 유일하다.

이와함께 스푸트니크 평원의 서쪽 경계를 따라 표면 가까이서 강하고 빠른 바람이 부는 것도 포착됐다. 스푸트니크 평원의 절벽이 차가운 공기를 가둬 강한 바람을 만든 것으로 분석됐는데, 아시아 동쪽 끝에서 쿠로시오 해류(黑潮)를 일으키는 바람과 비슷한 것으로 분석됐다.

연구팀은 명왕성의 심장 모양 질소 얼음에서 만들어진 바람이 열을 옮기거나 침식을 일으키고, 얼음 알갱이나 연무 입자를 옮기고 쌓이게 해 얼음에 검은 띠를 만들게 됐다고 설명하면서 바람이 다른 방향으로 불었다면 명왕성의 풍경은 지금과는 사뭇 달랐을 것이라고 밝혔다.

버트란드 박사는 "스푸트니크 평원은 지구 기후에서 대양이 차지하는 것처럼 명왕성 기후에서 중요한 역할을 맡고 있을 수 있다"면서 "명왕성에서 스푸트니크 평원, 즉 심장을 제거한다면 지금과 같은 대기 순환을 갖지 못할 것"이라고 했다.

<저작권자(c) 연합뉴스, eomns@yna.co.kr> 2020/02/05 10:32 송고 

https://www.yna.co.kr/view/AKR20200205061800009?section=news

 

적색거성 죽음 앞당긴 쌍성계 '별들의 싸움'

 

닮은 듯 다른 천왕성과 해왕성 천체 충돌이 갈랐다

송고시간 | 2020-02-05 14:40

천왕성은 비스듬히, 해왕성은 정면 충돌로 차이 생겨

보이저2호가 찍은 천왕성(왼쪽)과 해왕성

[NASA/JPL 제공]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 태양계 가장 바깥에 있는 일곱 번째와 여덟 번째 행성인 천왕성과 해왕성은 쌍둥이처럼 닮은 점도 있지만 사뭇 다른 모습도 보인다.

행성의 크기나 푸른 빛을 띠는 대기 성분이 비슷하고 태양을 느리게 돌면서 빠르게 자전하는 것도 닮았다. 이는 태양계 안쪽에 있는 지구와 같은 암석형 행성은 물론 바깥쪽의 가스형 대형 행성인 목성, 토성과도 확연히 구분되는 것이다.

하지만 천왕성은 자전축이 공전 면에 97° 기울어져 누워 있고, 행성 주변 원반에서 만들어진 위성을 가졌지만 해왕성은 중력으로 붙잡은 것으로 보이는 대형 위성인 트리톤을 갖고 있고 내부의 열 흐름도 다른 등 많은 차이점을 보인다.

스위스 국립 플래닛S 연구역량센터(NCNR)에 따르면 취리히 대학의 소속 연구진들은 행성 형성 초기에 비슷했던 두 행성이 서로 다른 모습을 갖게 된 과정을 대형 천체의 충돌로 설명하는 연구 결과를 발표했다.

대형 천체 충돌설에 관해서는 앞서 이뤄진 연구도 있었지만 천왕성에 국한되거나 컴퓨터 모의 실험과정이 너무 단순화돼 제한적 결과만 얻었던 것으로 지적됐다.

연구팀은 두 행성이 충돌 이전에 비슷했던 상황부터 시작해 다양한 충돌 시나리오를 상정한 컴퓨터 모의실험을 통해 지구 질량의 1~3배에 달하는 천체가 충돌했을 때 현재 행성 상태와 가장 부합하는 결과를 얻었다.

천왕성(상단)과 해왕성 천체 충돌 컴퓨터 모의실험 결과

천왕성은 비켜가듯 충돌해 자전축이 기울고 주변에 원반이 형성된 반면 해왕성은 정면충돌로 내부 깊은 곳까지 영향을 받고 주변에는 원반이 형성되지 않았다. [취리히대학 ICS 라인하르트, 헬레드 제공]

천왕성은 비스듬히 충돌했을 때 자전축이 기울고 내부 구조에는 영향을 주지않아 지금 상태가 되는 것으로 나타났다.

반면 해왕성은 천체가 정면으로 충돌했을 때 현재와 같은 결과가 나왔다.

정면 충돌의 충격으로 내부 깊은 곳까지 구조가 크게 바뀌면서 주변에 원반이 형성되지 않는데, 이는 천왕성 위성 중에 정상 궤도를 도는 대형 위성이 없는 것과도 부합하는 것이다. 해왕성에서 가장 큰 트리톤은 행성과는 반대 방향으로 도는 역행위성이며, 주변을 지나다 행성의 중력에 붙잡힌 것으로 추정되고 있다.

천왕성에서는 비껴가는 충돌로 행성 주변에 파편들로 원반이 만들어지고 이곳에서 위성이 형성돼 천왕성과 같은 방향으로 도는 것으로 나타났다.

연구팀은 "이번 연구를 통해 초기에 비슷한 형성 과정을 거친 것으로 추정되는 천왕성과 해왕성이 이처럼 다른 속성을 가질 수 있다는 점을 분명하게 보여줬다"면서 앞으로 천왕성과 해왕성 탐사를 통해 이런 시나리오를 더 구체화하고 태양계 형성과 외계행성에 대한 이해를 더 높일 수 있을 것이라고 했다.

연구팀은 이번 연구 결과를 영국 왕립천문학회 월보(MNRAS) 최근호에 발표했다.

<저작권자(c) 연합뉴스, eomns@yna.co.kr>2020/02/05 14:40 송고 

https://www.yna.co.kr/view/AKR20200205110700009?section=international/all