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물로 채워져 있는 것이 아니라 달의 조밀한 대기에서 쏟아져 내리는 액체 메탄과 에탄으로 채워져

타이탄의 호수는 파도를 일으키나요?
토성의 달의 "파동 질문"에 대한 새로운 통찰력

태양계의 파도:
토성의 달인 타이탄의 메탄 호수와 에탄 호수가 지상 호수와 유사한 파도를 일으킬 수 있다는 사실이 천문학자들에 의해 발견되었다. 따라서 타이탄 호수의 침식된 해안선 패턴은 그러한 시나리오를 암시할 가능성이 가장 높다. 그러나 직접적인 관찰 형태의 확실한 증거는 아직 부족하다. 

▲ 타이탄의 호수는 자체적으로 파도를 생성할까? © NASA, JPL-CalTech

토성의 달인 타이탄은 지구와 함께 태양계에서 호수와 강이 있는 유일한 천체다. 그러나 이 물질은 물로 채워져 있는 것이 아니라 달의 조밀한 대기에서 쏟아져 내리는 액체 메탄과 에탄으로 채워져 있다. 2007년 NASA의 카시니 우주선이 이러한 독특한 풍경의 첫 번째 레이더 이미지를 포착한 이후 과학자들은 물의 특성과 기원에 대해 논쟁을 벌였다. 예를 들어, 주요 논쟁점은 타이탄의 호수가 지구에서처럼 파도를 일으키는지 아니면 완전히 침묵하는지 여부다.

물결 모양인가요, 아니면 매끄러워요?

"어떤 사람들은 파도의 증거를 찾으려고 파도를 보지 못하고 '이 호수들은 유리처럼 매끄럽다'고 말했다." 다른 사람들은 액체 표면에서 약간의 거칠기를 보았지만, 그것이 파도에 의한 것인지 확실하지 않다고 말했다"고 미국 해병대의 Rose Palermo는 설명했다. 지질 조사. 이미지만으로는 파도 문제에 대한 확실한 답을 얻기에 충분하지 않기 때문에 팔레르모와 그녀의 팀은 이제 우회하여 미스터리를 탐구했다.

연구진은 파도의 흔적을 찾기 위해 수면을 찾는 대신 호수와 강의 침식된 해안선을 탐색하기 시작했다. 아이디어는 타이탄에 실제로 파도가 있다면 해안의 일부도 침식되어 특징적인 패턴을 남겨야 한다. 해안선의 침식이 실제로 파도에 의해 발생했는지, 아니면 해안이 자체 무게로 인해 점차 미끄러지는지 알아내기 위해 팔레르모와 그녀의 동료들은 수백 가지의 다양한 변형에서 두 시나리오에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행했다.

▲ 토성의 위성 타이탄 표면에는 강과 호수가 있다. © NASA/JPL; 애리조나 대학교; 아이다호대학교

패턴은 침식의 근원을 드러낸다

두 가지 시나리오가 각각 완전히 다른 해안선 모양을 가져올 것이라는 것이 분명해졌다. 예를 들어, 파도에 의한 침식은 긴 침식 기간 제방을 눈에 띄게 평활하게 만들지만, 범람된 계곡에는 좁고 거친 모양을 남길 것이다. 대조적으로, 팔레르모와 그녀의 팀이 보고한 것처럼 파도에 무관한 침식은 해안선을 더 부풀게 만들 것이라고 했다. 육지 호수의 침식 패턴과의 비교를 통해 시뮬레이션 결과가 확인되었다.

그런 다음 연구원들은 두 가지 시뮬레이션 패턴 중 어느 패턴이 타이탄의 실제 해안선과 가장 잘 일치하는지 비교했다. 그들은 토성의 달에서 가장 크고 가장 잘 매핑된 호수 중 4개에 초점을 맞췄다. Kraken Mare는 크기가 카스피해, Ligeia 및 Punga Mare와 비슷하며, Ontario Lacus는 지구의 온타리오 호수 이름보다 약 5배 작다.

실제로 타이탄에 파도가 있을 수도 있다.

결과:
4개 호수의 해안은 파도에 의한 침식 모델과 매우 잘 일치하므로 연구팀이 보고한 대로 실제로 파도에 의해 형성되었을 수 있다. “우리가 타이탄의 호수 가장자리에 서 있을 수 있다면 액체 메탄과 에탄의 파도가 해안으로 튀고 폭풍이 치는 동안 해안에 부딪히는 것을 볼 수 있을 것이다. 그리고 그들은 해안을 구성하는 물질을 제거할 수 있을 것이다”고 매사추세츠 공과대학(MIT)의 선임 저자 Taylor Perron이 설명했다.

▲ 파도에 의한 침식(오른쪽 상단)은 파도에 무관한 침식(오른쪽 하단)과 다른 흔적을 남긴다. © Mit freundlicher Genehmigung der Forscher

그연구자들은 그들의 결과가 아직 최종적이지는 않다고 강조한다. 타이탄에 파도가 있다는 사실을 최종적으로 확인하기 위해서는 달 표면의 파도 활동을 직접 관측하는 것이 필수적이다. "우리의 결과에 따르면 타이탄 호수의 해안선이 침식되고 있다면 파도가 가장 큰 원인이라고 말할 수 있다"고 Perron은 말했다. 다음 단계에서 그와 그의 동료들은 이제 호수에 자체적인 파도를 생성하기 위해 타이탄의 바람이 얼마나 강해야 하는지 알아내려고 한다.
(Science Advances, 2024; doi: 10.1126/sciadv.adn4192)
출처: MIT

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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