뉴홀라인스호가 2015년 7월 14일 3만545km 거리에서 촬영한 명왕성. 오른쪽 아래 흰 부분이 스푸트니크 평원이다. 위키미디어 커먼스 땅속에서 액체물질이 스며나온 뒤 얼어붙은 듯 올림픽수영장 40억 개를 채우는 분량에 해당
밖은 얼음덩어리인데 안은 따뜻한 액체?태양계 가장 바깥쪽 천체 명왕성에 지질학상 비교적 최근까지 활동했던 것으로 보이는 얼음화산의 증거가 나왔다.
우주탐사선 뉴허라이즌스호가 2015년 7월 명왕성을 통과하면서 보내온 자료를 분석한 결과다. 얼음화산(Cryovolcano)은 표면온도가 극히 낮은 천체에서 암모니아 질소 등 끓는점이 낮은 물질이 액체 상태에서 지표 밖으로 스며 나오는 현상을 말한다. 지구에서는 볼 수 없고 셀레스 왜소행성, 해왕성의 위성 트리톤 등에서 발견된 바 있다.
미국 사우스웨스트연구소 연구진은 18만에 이르는 스푸트니크 평원 남서쪽 얼음 지형을 분석한 결과 얼음 화산 활동으로 인해 땅속에 있던 치약 같은 성질의 점액물질이 밖으로 스며나오면서 얼어붙었다고 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스에 발표했다. 지구의 얼음은 물이 고체화된 것이지만 명왕성 지표면의 얼음 성분은 주로 질소, 메탄, 물로 이뤄져 있다.
연구진이 분석한 얼음 지형에는 라이트, 피카르 등 2개의 산을 비롯해 높이 17km, 폭 30100km의 크고 작은 언덕이 산재해 있다. 이번 연구를 이끈 켈시 싱어 박사는 이곳의 얼음 지형은 매우 거칠고 울퉁불퉁하다며 이런 모습은 태양계 어디에서도 찾아볼 수 없다고 말했다.
파란색이빙화산의활동과정을나타낸것이다.현재로부터2억년내형성추정
연구팀은 명왕성 특유의 이런 지형이 어떻게 형성됐는지 확인하기 위해 탐사선이 찍은 사진과 성분 분석 데이터, 지형도를 조사했다. 그 결과 액체성 얼음 성분이 지하에서 지상으로 스며나오면서 점차 거대한 산과 언덕을 형성하는 얼음화산 활동에 의한 것으로 결론 내렸다. 무엇보다 지형에서 보이는 독특한 파도의 형태는 침식으로는 불가능하다. 연구진은 두산이 지구 최대의 활화산인 하와이 마우나로아만큼 크지만 얼음이 폭발하듯 빠르게 분출한 것이 아니라 천천히 스며 나왔을 것이라는 다른 가능성은 보기 어렵다고 밝혔다.
연구팀은 구릉이 중첩된 모습 등으로 미뤄 화산 활동이 여러 차례 있었을 것으로 추정했다. 연구팀은 특히 이 지역에 충돌구가 보이지 않는다는 점에 주목했다. 이는 화산 활동이 비교적 최근에 일어났음을 의미하기 때문이다. 싱어 박사는 얼음 화산은 지금부터 2억 년 이내에 형성된 것으로 보인다고 말했다. 그러나 빙화산 활동이 지금도 진행 중인지는 확실치 않다고 덧붙였다.
연구진의 계산에 따르면 지금과 같은 규모의 화산지형이 만들어지려면 10000m 이상, 40억 개의 올림픽 풀장을 채울 정도의 물질이 지각을 뚫고 스며나와야 한다. 이는 그동안 과학자들이 예상했던 것보다 명왕성 내부가 더 활동적이었음을 의미한다. 물질이 흙을 갈라 밖으로 뛰쳐나가려면 그에 걸맞은 에너지가 필요하다. 연구진의 해석이 맞다면 명왕성 땅속에는 최근 시점까지 상당히 온도가 높은 액체물질이 있었다는 얘기가 된다.
지구와 달(왼쪽 위)과 명왕성(왼쪽 아래) 크기의 비교. 위키미디어 커먼스의 땅속 온기를 유지해 준 것은?
연구진은 그러나 땅 속의 열을 유지시키는 요소가 무엇인지에 대한 증거는 찾지 못했다. 그렇다고 지하로 바다가 흐르는 얼음세계를 상상하는 것이 능사는 아니다.
목성위성인 유로파와 토성위성 엔셀라두스 땅속에는 바다가 있다. 과학자들은 두 경우 모천체인 목성과 토성, 그리고 인근 위성과의 중력 상호작용이 가열효과를 일으키는 것으로 추정하고 있다. 그러나 명왕성에는 이런 중력기제를 일으키는 천체가 주변에 없다. 미국 캘리포니아대 산타크루즈 연구팀은 명왕성 초기에 다른 천체와 충돌해 열이 발생했을 수 있다는 연구 결과를 2020년 네이처 지구과학에 발표한 바 있다.
지구와 같은 암석형 천체인 명왕성은 반지가 1151kg으로 달(1738kg)보다 작다. 지구와는 반대 방향으로 248년에 한 번 태양을 타원궤도로 돈다. 태양과의 거리가 가까울 때는 44억 km, 멀게는 74억 km에 이른다. 또 표면 온도는 영하 200도를 넘고 중력은 지구의 6~7%, 대기압은 지구의 10만분의 1 수준이다. 이처럼 극도로 낮은 온도와 낮은 대기압, 낮은 중력 조건하에서 점액성 물질이 지표면에 스며나와 만든 광대한 얼음 지형은 명왕성을 태양계에서 매우 독특한 천체로 만들어 준다.
브리검영대 재니 레이드보 교수(지질학)는 뉴욕타임스에 우주에서 보내온 데이터는 우리에게 더 나은 상상력이 필요하다는 것을 가르쳐 준다고 말했다.
출처 https://www.swri.org/press-release/swri-led-study-multiple-eruptions-forming-plutos-giant-ice-volcanoshttps : // www.sciencealert.com/ice-volcanoes-seem-to-have-been-recently-erupting-on-plutohttps : // newatlas.com/space/giant-ice-volcanoes-pluto/
https://www.nytimes.com/2022/03/29/science/pluto-ice-volcanoes.htmlhttps://www.newscientist.com/article/2313814-pluto-has-a-huge-field-of-bumpy-ice-created-by-massive-volcanoes/?https://gizmodo.com/plutos-huge-ice-volcanoes-are-stranger-than-we-realized-1848719131?뉴호라이즌호 https://www.nytimes.com/interactive/2015/07/14/science/space/pluto-flyby.html논문보기 https://www.nature.com/articles/s41467-022-29056-32020 연구 https://www.chosun.com/site/data/html_dir/2020/06/23/2020062300495.html