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- 2015년 NASA의 Dawn 우주선이 왜소행성에 도착해 분광기는 몇 가지 놀라운 적외선 신호 감지
- 다른 유기적 신호가 무기 탄산염의 스펙트럼 신호인 것으로 밝혀져
- 유기물질의 가장 가능성 있는 공급원은 주 소행성대 바깥쪽의 소행성
- 느린 속도로 왜소행성과 충돌해 이 물질은 손상되지 않은 채 세레스 표면에 도달했을 듯

세레스(Ceres), 유기물질은 어디서 왔을까?
극저온 화산작용에도 불구하고 탄화수소는 아마도 왜소행성 자체에서 나오지 않았을 것이다.

세레스에 대한 놀라운 사실:
새로운 분석 결과에 따르면, 왜소행성* 세레스의 유기물질은 세레스 내부나 극저온 화산에서 나온 것이 아닌 것으로 보인다. 대신 소행성대에서 가장 큰 천체는 이 탄화수소를 "수입"했을 것이다. 이 탄화수소는 아마도 더 작은 소행성과의 충돌을 통해서만 세레스 표면에 도달했을 것이다. 이를 통해 왜소행성의 내부에 대한 새로운 정보를 얻을 수도 있다. 

(왜행성, 혹은 왜소행성은 태양을 공전하는 태양계 내 천체의 일종으로, 행성의 정의는 충족하지 못하지만 소행성(체)보다는 행성에 가까운 중간적 지위에 있는 천체이다.)

▲ 왜소행성 세레스는 소행성대에서 가장 큰 천체이지만 몇 가지 수수께끼를 안고 있다. © NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/Justin Cowart

약 960km 너비의 왜소행성 세레스는 소행성대의 바깥쪽 가장자리를 공전하고 있으며, 여러 면에서 특이한 행성이다. 세레스는 다른 소행성들보다 훨씬 크고 행성과 비슷하며, 그 구성도 놀랍다. 세레스의 내부에는 비정상적으로 많은 양의 물 얼음과 소금이 포함되어 있다. 하지만 소행성은 사실 오히려 건조하고 물이 부족하다. 세레스에는 얼음 화산도 있고, 내부의 소금물이 표면으로 솟아오르는 곳도 있다.

세레스의 유기물 반점은 어디서 왔나요?

세레스에는 또 다른 것이 있다. 2015년 NASA의 Dawn 우주선이 왜소행성에 도착해 더욱 자세히 탐사했을 때 분광기는 몇 가지 놀라운 적외선 신호를 감지했다. Ernutet, Inamahari 및 Urvara의 세 개의 더 큰 분화구에는 유기물질이 있는 지점이 있었다. 지방족 - 사슬형 탄화수소의 형태다. 그렇다면 약 1,000㎢에 걸쳐 흩어져 있는 이 유기물질은 어디서 왔을까?

▲ 왜소행성 세레스의 표면. 유기물질의 위치는 빨간색으로 표시되어 있다. © MPI 태양계연구소

"물론, 세레스의 독특한 극저온 화산 활동이 유기물질을 내부의 표면으로 이동시켰다고 가정하는 것은 합리적이다"고 괴팅겐에 있는 막스 플랑크 태양계 연구소(MPS)의 공동 저자인 안드레아스 나투에스가 말했다. 이를 확인하기 위해, 나투에스와 MPS의 수석 저자인 란잔 사르카르와 그들의 팀은 이제 도운 탐사선의 데이터와 카메라 녹화 자료를 다시 분석했다. 그들은 또한 인공지능을 사용하여 세레스에 유기물질이 추가로 존재할 가능성을 감지하고 있다.

극저온 화산과 굴뚝에서 멀리 떨어져

새로운 분석 결과에 따르면 세레스의 유기물질은 예외일 뿐이며, 흔한 일은 아니라는 것이 밝혀졌다. 사르카르는 "세레스에서는 유기 분자가 드물다"고 말했다. 이러한 퇴적물은 이미 알려진 유기물 "지점", 즉 너비가 약 60km인 에르누테트 분화구와 그 주변, 그리고 다른 두 분화구인 이나마하리와 우르바라에 주로 국한되어 있다. 연구팀은 자세히 분석해보니 다른 유기적 신호가 무기 탄산염의 스펙트럼 신호인 것으로 밝혀졌다고 밝혔다.

그러나 카메라 녹화 및 데이터는 또한 이러한 유기 퇴적물이 위치한 지질학적 환경을 보여주었다. 그리고 거기에서 눈에 띄게 빠진 것은 다음과 같다. "퇴적물 사이트에서는 현재 또는 과거의 화산 활동이나 지각 활동의 증거를 찾을 수 없다. 참호도 없고, 협곡, 화산돔 또는 굴뚝. MPS의 공동 저자인 마틴 호프만은 "게다가 그 지역에는 깊은 충돌 분화구가 없다"고 보고했다. 반면, 세레스의 극저온 화산에는 유기물질의 흔적이 전혀 없었다.

▲ 유기물질이 발견된 곳은 북반구의 에르누테트 분화구 주변에 집중돼 있다. © MPI 태양계 연구소

내부가 아닌 우주에서?

연구자들에 따르면, 따라서 유기물질이 세레스 자체에서 나왔을 가능성은 매우 낮다. "세레스의 탄소가 풍부한 구성과 오랜 지질학적, 지구화학적 변화 역사를 감안하면 물질의 내생적 기원이 가능할 수 있지만, 일관성이 없는 부분이 너무 많다"고 그들은 설명했다. 퇴적물의 위치나 분화구 내에서의 위치 모두 왜소행성 표면 아래의 기원이라는 주장과 일치하지 않는다.

그 대신, 세레스는 이 탄화수소를 "수입"했을 것이라고 연구팀은 설명했다. 따라서 유기물질의 가장 가능성 있는 공급원은 주 소행성대 바깥쪽의 소행성일 것이다. 이러한 덩어리에는 탄소가 풍부한 껍질이 있는 경우가 많다. 비교적 느린 속도로 왜소행성과 충돌하면서 이 물질은 거의 손상되지 않은 채 세레스 표면에 도달했을 수습니다.

이는 또한 왜 이러한 유적지가 에르누테트 분화구 주변에 집중되어 있는지를 설명할 수 있다. "우르바라, 이나마하리, 비노토누스 분화구의 작은 조각들은 에르누테트 퇴적물을 형성한 것과 동일한 발사체의 흩어진 조각일 수 있다"고 사르카르와 그의 동료들은 썼다. 그들은 향후 연구를 통해 세레스의 유기적 반점의 기원과 내부에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있기를 바라고 있다.

참고: AGU Advances, 2025; doi: 10.1029/2024AV001362)
출처: Max Planck 태양계 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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