토성의 위성 미마스(Mimas)는 내부가 액체일까?

편집국 기자 / 기사승인 : 2022-01-26 15:26:29
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- 24~31km 두께의 얼음 층 아래에 ​​액체 상태의 물이 있음을 시사
- 이 사실은 태양계와 그 너머에서 잠재적으로 살 수 있는 세계의 정의를 크게 확장

토성의 위성 미마스(Mimas)는 내부가 액체일까?
Ice Moon은 새로운 종류의 "비밀" 물 세계의 첫 번째 대표자


토성의 위성 미마스(Mimas)는 일반적인 생각과 달리 얼음 지각 아래에 액체 바다를 숨길 수 있다. 수백 만 년 동안 변함이 없어 보이는 지각이 완전히 얼어붙은 천체를 나타내는 것처럼 보였기 때문이다. 새로운 모델에 따르면 비정상적 움직임은 24~31km 두께의 얼음 층 아래에 ​​액체 상태의 물이 있음을 시사한다. 이것은 '죽은' 다른 얼음 세계에 새로운 빛을 비춰준다. 

▲ 토성의 위성 미마스(Mimas)는 Star Wars의 Death Star와 약간 비슷하지만 내부는 생각보다 살기 좋은 것일 수 있다.

©NASA/JPL


목성의 위성인 유로파(Europa), 토성의 위성인 엔셀라두스(Enceladus)와 디오네(Dione), 심지어 왜성 행성 명왕성이든, 외부 태양계에는 빙하 아래에 바다가 있을 가능성이 가장 높은 일부 천체가 있다. 근처 행성의 조석력이나 방사성 원소의 붕괴는 열을 제공해 행성 내부의 물 층을 액체 상태로 유지한다. 이 빙하 아래 바다는 외계 생명체의 유망한 장소로 간주된다.

단단한 얼음 덩어리가 아닌가?


토성의 위성과 관련해 눈에 띄는 것은 토성의 더 큰 위성 중 가장 안쪽에 있는 미마스(Mimas)다. 엔셀라두스나 디오네보다 더 강한 조석력을 받기는 하지만 지름이 약 400km에 달하는 이 달은 아직까지 내부가 역동적이거나 액체 상태라는 징후를 보이지 않는 것으로 보인다. 이웃의 지각과 달리 지각은 수많은 분화구로 덮여 있고 수백 만 년 동안 변하지 않았다. 지각의 움직임이나 균열의 징후도 없다.

"따라서 우리는 Mimas가 완전히 얼어붙은 얼음 덩어리라고 가정했다"고 텍사스 사우스웨스트 연구소의 알리사 로덴(Alyssa Rhoden)이 설명한다. "엔셀라두스 또는 유로파와 같은 내부 물 세계는 일반적으로 균열 및 기타 지질학적 활동의 흔적을 보여주기 때문이다."

 

NASA 우주 탐사선 카시니(Cassini)의 측정 데이터는 토성 위성의 달진동(libration;위성 회전 경계의 약간의 흔들림)의 이상을 감지했다. 그래서 행성에 대해 한동안 의심했다.

▲ 미나스(Minas)는 Enceladus와 Dione보다 토성에 더 가깝지만 완전히 단단하고 얼어 붙은 것으로 생각된다. ©NASA/JPL


숨겨진 바다 가능성


이러한 이상 현상의 근원을 파악하기 위해 Rhoden과 애리조나 행성 과학 연구소의 동료 매튜 워커(Matthew Walker)는 물리적 모델을 사용해 Mimas의 다양한 내부 작동을 재구성했다. 그들은 단단하고 거의 변하지 않는 지각을 가진 액체 바다가 토성이 가하는 조석력으로 형성될 수 있는지 여부를 테스트했다. 지금까지 이것은 의문의 여지가 있다.

분석 결과 다음과 같이 밝혀졌다. 

"관찰된 달진동(librations)과 가능한 한 안정적인 빙각으로 시나리오를 모델링했을 때 내부 바다에 대한 증거가 나왔다"고 Rhoden은 말했다. 따라서 미마스와 같은 궤도와 그 크기로 안정된 지각 아래에 액체 상태의 물이 존재할 수 있다. 연구자들은 얼음 지각의 두께가 24~31km가 되어야 한다고 결정했다.

"비밀" 물 세계의 새로운 등급


"Mima의 표면이 우리가 잘못 파악하도록 만든 것으로 밝혀졌다"고 Rhoden은 말했다. 지질 활동의 외부 징후가 부족하다고 해서 빙하 아래 바다를 배제할 수 없는 것처럼 보이기 때문이다. "만약 미마스에 내부 바다가 있다면 그것은 완전히 새로운 종류의 작고 '비밀'한 물 세계를 나타낸다." 따라서 다른 일부 위성과 아마도 외계 행성도 겉모습과 달리 내부에 액체 상태의 물을 가지고 있을 수 있다.


"이것은 우리 태양계와 그 너머에서 잠재적으로 살 수 있는 세계의 정의를 크게 확장한다"고 Rhoden이 말했다. 더욱이 미마스가 수중 세계라면 그 기원과 발전에 대한 새로운 빛을 비출 것이다. "그것은 우리가 토성의 중간 크기의 위성과 고리를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것"이라고 연구원은 설명한다. "따라서 Mimas는 추가 조사를 위한 흥미로운 대상이다.“
(Icarus, 2022, doi: 10.1016/j.icarus.2021.114872)
출처: 사우스웨스트연구소

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