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2024-11-22 (금)

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[우주의 속삭임(78)] 목성에는 단단한 땅이나 바위가 없다…그 이유는?

목성에는 지구에서 밟는 풀이나 흙과 같이 사람이 걷거나 우주선이 착륙할 수 있는 단단한 표면이 없다. 그 이유는 뭘까. 온갖 특이한 현상을 연구하는 물리학계에서도 '표면이 없는 세계'라는 개념은 이해하기 어렵다고 한다. 나사(NASA)의 로봇 탐사선 주노(Juno)가 이상한 행성인 목성 궤도를 9년째 공전하고 있는 지금도 목성의 많은 부분은 여전히 미스터리로 남아 있다. 태양에서 다섯 번째 행성인 목성은 화성과 토성 사이에 있다. 태양계에서 가장 큰 행성으로, 1000개 이상의 지구가 들어갈 만큼 크고 여유 공간도 있다. 태양계의 수성, 금성, 지구, 화성 등 네 개의 내행성은 모두 단단한 암석 물질로 이루어져 있지만, 목성은 태양과 유사한 구성을 가진 가스 행성이다. 소용돌이치고, 폭풍우가 몰아치며, 격렬하게 난기류를 일으키는 가스 덩어리의 거대 구체다. 목성의 일부 지역에서는 바람이 시속 약 640km 이상으로 불고 있다. 이는 지구의 5등급 허리케인보다 약 3배 빠른 속도다. 지구 대기권 꼭대기에서 시작해 약 100km 아래로 내려가면 기압이 지속적으로 증가한다. 궁극적으로는 땅이든 물이든 지구 표면에 부딪힌다. 목성의 경우, 대부분이 수소와 헬륨으로 이루어진 대기권의 꼭대기에서 내려가기 시작하면 지구와 마찬가지로 더 깊이 들어갈수록 압력이 증가한다. 목성의 압력은 엄청나다. 위의 가스층이 점점 더 아래로 밀려 내려감에 따라, 그것은 마치 바다 밑바닥에 있는 것과 같다. 지구의 물 대신 목성은 가스로 둘러싸여 있다. 압력이 너무 강해져서 인체가 붕괴될 것이다. 압력에 눌려 사망하게 되는 것이다. 1600km 아래로 내려가면 뜨겁고 밀도가 높은 가스가 이상하게 작동하기 시작한다. 가스는 액체 수소 형태로 바뀌어 물이 없는 바다를 만들어낸다. 물이 없다는 점은 다르지만, 태양계에서 가장 큰 바다라고 할 수 있다. 약 3만 2000km를 내려가면 수소는 흐르는 액체 금속에 더욱 가까워진다. 이 물질은 너무 이질적이다. 과학자들도 그 때문에 큰 어려움을 겪었으며, 최근에야 실험실에서 이 물질을 재현했다. 이 액체 금속 수소의 원자는 매우 단단히 압축돼 전자가 자유롭게 돌아다닐 수 있다. 이러한 층 전환은 갑작스러운 것이 아니라 점진적으로 이루어진다. 수소 가스에서 액체 수소로, 그리고 금속 수소로의 전환은 천천히 부드럽게 이루어진다. 어떤 지점에도 날카로운 경계나 고체 물질 또는 표면은 없다. 이렇게 내려가면 궁극적으로 목성의 핵에 도달하게 된다. 이것은 목성 내부의 중심 영역이며 표면과 혼동해서는 안 된다. 학자들은 여전히 목성 핵 물질의 정확한 성질에 대해 논쟁하고 있다. 그중에서 가장 호응을 받는 모델은 암석과 같은 고체가 아니라, 액체와 고체의 뜨겁고 밀도가 높은 금속성 혼합물과 비슷하다는 것이다. 목성 핵의 압력은 엄청나서 마치 지구 대기 1억 개가 누르는 것과 같다. 또는 신체의 각 제곱인치 위에 엠파이어 스테이트 빌딩 두 개가 얹히는 것과 같다. 압력만이 유일한 문제는 아니다. 목성의 핵에 도달하려는 우주선은 섭씨 2만 도의 극심한 열에 녹을 것이다. 이는 태양 표면보다 3배 더 뜨거운 온도다. 목성은 이상하고도 무서운 곳이다. 그러나 목성이 없었다면 인간이 존재하지 않았을 수도 있다. 그 이유는 목성이 지구를 포함한 태양계 내행성을 보호하는 방패 역할을 하기 때문이다. 목성은 엄청난 중력으로 수십억 년 동안 소행성과 혜성의 궤도를 바꾸어 놓았다. 목성의 개입이 없었다면 우주 잔해 중 일부가 지구에 충돌했을 수도 있다. 만약 하나의 충돌이 대격변 수준이었다면 지구는 멸종 수준의 사건을 일으켰을 것이다. 공룡의 대멸종을 연상하면 납득할 수 있다. 목성은 지구 생명체의 존재에 도움을 주었을지 모르지만, 목성 자체는 생명체가 살기에 매우 부적합한 곳이다. 그러나 목성의 위성인 유로파는 다르다. 태양계의 다른 곳에서 생명체를 찾을 수 있는 가장 좋은 기회가 될 수 있다. 나사의 유로파 클리퍼(Europa Clipper)는 지난 10월에 발사된 로봇 탐사선으로, 유로파를 약 50회 비행하며, 이를 통해 위성의 거대한 지하 바다를 연구할 계획이다. 탐사선은 2030년 4월에 도착할 예정이다.
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2024-11-13
[우주의 속삭임(74)]토성 위성 타이탄, 10km 두께 메탄 얼음층 존재…행성 과학 새 지평 열어

토성의 위성 중 하나인 타이탄의 메탄 층에 대한 미스터리가 한겹 풀렸다. 타이탄은 토성의 위성 중 가장 큰 천체로, 태양계 내에서는 목성의 위성 가니메데에 이어 두 번째로 크다. 미국 하와이대학교 마노아 캠퍼스의 행성 과학자들은 새로운 연구를 통해 타이탄의 얼음 속에 메탄 가스가 갇혀 최대 10km 두께의 독특한 지각을 형성하고 있음을 밝혀냈다고 사이테크데일리가 보도했다. 이 지각은 그 아래 얼음층을 따뜻하게 하고 타이탄의 메탄 대기를 설명하는 데 도움이 될 것으로 예상된다. 타이탄의 메탄 미스터리 풀다 토성의 가장 큰 위성인 타이탄은 태양계에서 지구 외에 대기와 액체 상태의 바다, 강, 호수를 가진 유일한 천체다. 극도로 추운 기온 때문에 이 액체들은 메탄과 에탄 같은 탄화수소로 이루어져 있으며, 표면은 단단한 고체 물 얼음으로 구성되어 있다. 하와이 지구물리학 및 행성학 연구소(HIGP)의 로렌 슈어마이어 연구원이 이끄는 연구팀은 타이탄의 충돌 크레이터가 예상보다 수백 미터 얕다는 사실을 발견했다. 나사(NASA) 데이터에 따르면 타이탄에서 확인된 크레이터는 90개에 불과하며, 이는 타이탄의 표면과 지질학적 역사에 대한 흥미로운 질문을 제공한다. 크레이터 분석을 통한 통찰 슈어마이어 연구원은 "다른 위성들을 기반으로 했을 때 타이탄 표면에 더 많은 충돌 크레이터가 있고, 그 크레이터들은 우리가 관찰한 것보다 훨씬 더 깊을 것으로 예상했기 때문에 분화구가 실제로는 얕다는 사실이 매우 놀라웠다"고 말했다. 그는 "우리는 타이탄 특유의 무언가가 크레이터를 얕게 만들고 비교적 빠르게 분화구를 사라지게 한다는 것을 깨달았다"고 덧붙였다. 연구팀은 이 미스터리를 조사하기 위해 컴퓨터 모델을 사용해 타이탄의 얼음층이 메탄 클래스레이트 얼음층으로 덮여 있을 경우, 충돌 후 지형이 어떻게 변화흐는 지 시뮬레이션했다. 메탄 클래스레이트 얼음은 결정 구조 내에 메탄가스가 갇힌 일종의 고체 물 얼음이다. 타이탄 크레이터의 초기 형태는 알려져 있지 않기 때문에 연구팀은 비슷한 크기의 목성의 가니메데의 크레이터를 기반으로 두 가지 초기 깊이를 모델링하여 비교했다. 슈어마이어 연구원은 "이 모델링 접근 방식을 사용하여 메탄 클래스레이트 지각의 두께를 5~10km로 제한할 수 있었다. 이 두께를 사용한 시뮬레이션에서 관측된 크레이터와 가장 일치하는 크레이터 깊이가 생성되었기 때문이다"라고 설명했다. 그는 "메탄 클래스레이트 지각은 타이탄의 내부를 따뜻하게 하고 놀라울 정도로 빠른 지형 이완을 유발하며, 이는 지구의 빠르게 움직이는 따뜻한 빙하와 비슷한 속도로 크레이터를 얕게 만든다"라고 부연했다. 타이탄 대기에 미치는 메탄의 영향 메탄 얼음층의 두께를 추정하는 것은 타이탄의 메탄 대기 기원을 설명하고 연구자들이 타이탄의 탄소 순환, 액체 메탄 기반 '수문 순환(물이 끊임 없이 이동하는 현상)' 및 기후 변화를 이해하는 데 도움이 되기 때문에 중요하다. 슈어마이어 연구원은 "타이탄은 온실가스 메탄이 대기를 어떻게 따뜻하게 하고 순환하는지 연구할 수 있는 천연 실험실"이라고 말했다. 그는 "시베리아 영구 동토층과 북극 해저 아래에서 발견되는 지구의 메탄 클래스레이트 수화물은 현재 불안정해지고 메탄을 방출하고 있다. 따라서 타이탄에서 얻은 교훈은 지구에서 일어나는 과정에 중요한 통찰력을 제공할 수 있다"고 덧붙였다. 타이탄의 생명체 존재 가능성 이러한 새로운 발견에 비추어 볼 때 타이탄에서 볼 수 있는 지형은 따뜻할 수도 있다. 메탄 클래스레이트 얼음 지각의 두께를 제한함으로써 타이탄의 내부가 이전에 생각했던 것처럼 차갑고 딱딱하며 비활성 상태가 아니라 따뜻할 가능성이 있음을 알 수 있다는 것. 슈어마이어 연구원은 "메탄 클래스레이트는 일반적인 물 얼음보다 강하고 단열성이 뛰어나다"면서 "클래스레이트 지각은 타이탄의 내부를 단열하고 물 얼음층을 매우 따뜻하고 연성으로 만들며 타이탄의 얼음층이 천천히 대류하고 있거나 대류했음을 의미한다"고 설명했다. 향후 탐사 임무 슈어마이어 연구원은 "두꺼운 얼음층 아래 타이탄의 바다에 생명체가 존재한다면, 생명체의 흔적(바이오마커)은 우리가 미래 임무를 통해 더 쉽게 접근하거나 볼 수 있는 곳까지 타이탄의 얼음층 위로 운반되어야 할 것"이라면서 "이는 타이탄의 얼음층이 따뜻하고 대류하는 경우 발생할 가능성이 더 크다"고 말했다. 연구팀은 2028년 7월 발사되어 2034년 타이탄에 도착할 예정인 NASA 드래곤플라이 미션을 통해 이 위성을 가까이에서 관찰하고, 셀크라는 크레이터를 포함한 얼음 표면을 추가로 조사할 수 있는 기회를 갖게 될 것이다. ◇ 참고: Schurmeier, L. R., Brouwer, G. E., Kay, J. P., Fagents, S. A., Marusiak, A. G., & Vance, S. D. (2024). Rapid Impact Crater Relaxation Caused by an Insulating Methane Clathrate Crust on Titan. The Planetary Science Journal, DOI: 10.3847/PSJ/ad7018
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2024-10-28
[우주의 속삭임(57)] 다량의 철분 섞인 바람 부는 외계 행성 발견

다양한 환경 조건을 갖춘 외계 행성이 새로 발견되었다. 'WASP-76b'라는 이름이 붙여진 이 외계 행성은 낮 온도가 무려 2000도 이상으로 치솟는 극단적인 행성 중 하나라고 사이언스얼라트가 전했다. 스위스 제네바 대학교가 주축이 된 천문학자 팀은 이 외계 행성에 대한 연구를 진행, 천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics) 저널에 WASP-76b 대기에 강렬한 '철분 섞인 바람, 소위 철풍'이 불고 있다는 증거를 발견했다고 발표했다. 보고서에 따르면 연구진은 이 행성이 10년 전 발견됐던 당시에 생각했던 것보다 훨씬 더 특이하다는 사실을 발견했다. 이 행성은 모항성에 단단히 고정되어 있어 행성을 둘러싸고 강렬한 바람이 불고 있다. 바람에는 대기의 하층에서 상층으로 흐르는 많은 양의 철 원자가 포함되어 있다고 한다. 지구에서는 찾을 수 없는 철풍이 불고 있다는 것이다. 외계 행성은 태양계 밖에 존재한다. 따라서 태양이 아닌 다른 항성을 공전한다. 외계 행성의 첫 발견은 지난 1990년대로 거슬러 올라간다. 그 이후 현재까지 5200개 이상의 외계 행성이 발견되었다. 그중 다수는 목성이나 토성과 같은 거대 가스 행성이고, 다른 것들은 거주 가능성을 배제한 '작은 암석의 지구'와 유사하다. 더욱 진보된 망원경과 탐지 기술이 개발됨에 따라, 관찰 범위와 수준은 더욱 높아지고 있기 때문에 외계 행성을 찾아내거나 탐사할 수 있는 능력도 높아질 것으로 기대된다. 발견된 외계 행성 중 하나인 WASP-76b는 최근 많은 주목을 받았다. 이 행성은 물고기자리 방향으로 지구로부터 640광년 떨어진 초고온 가스 거성이다. 지난 2013년에 발견되었으며, 모항성과 매우 가까운 궤도를 돌고 있다. 지구 기준으로 단 1.8일 만에 궤도를 한 바퀴 돌았다. 항성과 매우 가까운 거리에 있어 주간 기온은 2000도 이상으로 극심하게 상승했다. 강렬한 열이 지표면의 철을 증발시켜 대량의 철 원소가 바람에 실려 날리고, 밤에 차가워지면 다시 액체로 응축돼 철비로 떨어지는 것으로 추정된다. 천문학자들은 이 행성이 발견된 이후 초고온 목성의 대기 메커니즘을 규명하기 위해 이 행성 연구에 집중해 왔다. 같은 초고온 가스 거성이었기 때문이다. 이 행성은 진정 매혹적인 모습을 보여주었다. 지난해 4월에는 무지개도 감지되었다. 연구팀은 온도가 훨씬 높은 낮 시간대에 더욱 세심한 주의를 기울였다. 팀은 유럽 남방천문대의 초대형 망원경에 설치된 에스프레소(ESPRESSO) 분광기를 사용했다. 이 분광기는 안정성과 높은 광분해 능력으로 유명하여 항성에서 분출되는 빛 스펙트럼에서 놀라울 정도로 미세한 수준의 세부 사항까지 식별할 수 있다. 연구팀은 고해상도 방출 분광법 기술을 사용해 가시광선 스펙트럼을 연구했다. 이 방식은 스펙트럼에서 방출선을 감지해 내 화학적 구성을 디코딩할 수 있다. 여기서 연구팀은 철의 화학적 특징을 감지했고, 철분이 대기의 낮은 층에서 높은 층으로 이동하고 있음을 발견했다. 한편 외계 행성의 대기 연구는 우주 행성들의 환경을 더 깊이 이해할 수 있도록 한다. 가스 행성인 WASP-76b에 대한 연구는 모항성에서 극한 수준의 방사선 폭격을 받는 태양계를 비롯, 우주 세계의 기후에 대한 많은 정보를 제공해 주고 있다.
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2024-09-19
[우주의 속삭임(55)] 새로운 고밀도 토성 외계 행성 발견

인도 아메다바드(Ahmedabad)에 소재한 물리연구소(PRL: Physical Research Lab)의 천문학자들이 통과 외계 행성 조사 위성(TESS: Transiting Exoplanet Survey Satellite) 관찰에서 상대적으로 밀도가 높은 새로운 토성 외계 행성을 발견했다고 PHYS가 전했다. 이 발견은 '천문학 및 천체물리학 저널(Astronomy & Astrophysics journal)'에 발표됐다. TESS는 외계 행성을 찾기 위해 태양 근처에서 가장 밝은 별 약 20만 개를 대상으로 조사를 진행하고 있다. 지금까지 7200개가 넘는 후보 외계 행성(TESS 관심 대상, 또는 TOI)을 찾아냈으며, 그중 545개가 최종 확인됐다. PRL의 산제이 발리왈 천문학자 팀은 이번에 TESS가 모니터링한 또 다른 TOI를 찾아냈다. 그들은 TOI-6651(관심 대상 외계 행성의 번호를 의미)의 빛 곡선에서 통과 신호를 발견했는데, TOI-6651은 약 690광년 떨어져 있으며, 37억 년 된 것으로 추정되는 준거성 G형 별이다. 이 신호의 행성적 특성은 지상 시설을 사용한 후속 관측을 통해 확인됐다. 연구팀은 논문에서 금속이 풍부한 G형 준거성 별을 통과하는 밀도가 높은 토성 외계 행성 TOI-6651 b의 발견과 특성화를 발표했다고 밝혔다. 연구에 따르면 TOI-6651 b의 반지름은 지구 반지름의 약 5.09배이며 질량은 지구의 61배에 달한다. 이는 입방센티미터 당 2.52g 수준의 체적 밀도이며 지금까지 TESS로 감지된 토성 외계 행성 중 가장 밀도가 높다. TOI-6651 b는 또한 0.09의 이심률로 궤도를 5.05일마다 공전하며, 궤도에서 약 0.06AU의 거리를 두고 있다. 행성의 평형 온도는 1493K로 추정된다. 연구팀은 TOI-6651 b의 핵질량이 지구 질량의 약 53배라고 추정했다. 팀은 이 행성이 주로 암석과 철과 같은 밀도가 높은 물질로 구성되어 있으며, 이들 물질이 전체 질량의 약 87%를 차지한다고 예상했다. 나머지 질량은 저밀도 수소와 헬륨 외피로 구성될 가능성이 가장 높다고 밝혔다. 모항성인 TOI-6651의 경우 반지름은 약 1.32 태양 반경이며, 질량은 1.72 태양 질량이다. 이 별의 유효 온도는 5940K이고 금속성은 0.225덱스로 측정됐다. 연구팀은 결과를 요약하면서 TOI-6651 b의 특이한 특성이 알려진 행성 형성 이론에 이의를 제기하고 있다고 강조했다. 천문학자들은 "TOI-6651 b의 존재는 기존의 행성 형성 이론에 도전하는 것으로, 병합 과정이나 조석 가열로 인한 상당한 대기 질량 손실의 결과일 수 있다면서 "이는 대규모 밀도가 높은 토성 외계 형성에서 역학적 과정과 대기 진화의 복잡한 상호 작용일 수 있음을 알려준다"고 결론지었다.
- IT/바이오
2024-09-12
[우주의 속삭임(51)] 토성 고리, 6개월 후에 못본다

가스 행성 토성의 고리는 태양계에서 가장 매혹적이고 상징적인 천체적 특징이다. 17세기에 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 고대 망원경으로 처음 발견했다. 다만 망원경의 성능적 한계로 인해 토성의 모습을 '귀'가 달린 것처럼 비유했다. 그 이후 최첨단 연구와 관찰을 통해 학계는 토성 고리의 복잡한 수수께끼를 풀고 고리의 구성과 이를 형성하는 역동적인 과정을 밝혀냈다. 빠르게 다가오는 중요한 우주적 사건이 곧 토성에 대한 우리의 시각을 극적으로 바꿀 것이라고 한다. 2025년 3월이 되면 토성의 장엄한 고리는 지구서는 사실상 보이지 않게 될 것이라고 지구 및 천체 물리학을 다루는 어스닷컴이 전했다. 물론 고리가 물리적으로 사라지는 것은 아니다. 보이지 않는 현상은 토성의 축이 기울어져 고리가 우리 시야에 가장자리로 위치하기 때문에 발생한다는 것이다. 이는 역설적으로 천문학자와 관찰자 모두에게 독특한 천체 변화를 목격할 수 있는 희귀한 기회를 제공한다. 이 현상은 토성이 태양을 공전하는 데 걸리는 시간인 29.5년마다 반복되는 이벤트다. 2025년 3월 이후에는 토성의 축 기울기의 변동으로 고리가 다시 관측자의 시야에 들어오고, 2025년 11월에 다시 사라지게 된다. 천문학자들은 이는 결국 일종의 숨바꼭질을 하면서 천체 게임을 하는 것이라고 말했다. 토성의 고리는 대부분 얼음 입자, 암석 파편, 우주 먼지로 구성되어 있다. 고리를 구성하는 입자는 모래 크기의 작은 먼지에서 버스, 집이나 학교만큼 거대한 덩어리까지 다양하다. 이러한 혼합으로 고리가 흥미로운 모습을 갖게 된다. 토성의 고리는 견고한 하나의 구조가 아니다. A, B, C 고리와 보기 어려운 희미한 D, E, F, G 고리를 포함한 여러 개로 구성되어 있다. 이러한 부분은 A와 B 고리 사이의 '카시니 분할'과 같은 틈새로 구분되어 있으며, 너비는 약 4800km이다. 고리의 모양과 구성은 주로 토성의 많은 위성과의 중력적 상호 작용에 의해 형성된다. 위성 중 일부는 고리의 가장자리 근처에 매달려 있으며 중력으로 고리 입자를 끌어당겨 고리 모양을 유지하는 데 도움을 준다. 토성의 고리가 어떻게 생겨났는지는 천문학자들 사이에서 여전히 뜨거운 주제다. 파괴된 토성의 위성, 토성의 강한 중력에 의해 찢어진 혜성의 잔재, 40억 년 전 토성이 형성될 때 남은 물질 등 수많은 이론이 제안됐다. 새로운 이론이 계속 등장하고 있다. 나사(NASA), 유럽우주국(ESA), 이탈리아우주국(ASI)이 토성과 위성들을 탐사할 목적으로 공동 발사한 카시니-하위헌스(Cassini-Huygens) 임무는 많은 성과를 가져다 주었다. 우주선의 탐사는 2004년 토성에 도착하면서 시작되어 2017년에 마무리된 13년간 이루어졌다. 카시니-하위헌스 임무는 활동 내내 토성과 복잡한 위성 및 고리 시스템에 대한 귀중한 정보를 제공했다. 가장 멋진 발견 중 하나는 고리의 틈새, 특히 A와 B 고리 사이의 눈에 띄는 공간인 카시니를 발견한 것이었다. 이 공간은 토성의 위성의 중력에 의해 형성되어 고리 시스템이 실제로 얼마나 역동적이고 끊임없이 변화하는지를 보여준다. 우주선은 또 많은 위성에 대한 더 깊은 지식을 제공, 위성의 고유한 구성과 지질학적 특징을 알려주었다. 예를 들어 토성의 얼음 위성 중 하나인 엔셀라두스에는 수증기와 유기 물질을 뿜어내는 간헐천이 있어 지하 바다의 가능성을 암시한다. 토성은 고리 외에 최소 145개에 달하는 위성이 있으며, 각각 고유한 특성을 갖고 있다. 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄은 두꺼운 대기와 흥미로운 표면으로 주목받고 있다. 타이탄은 목성보다 약하지만 지구보다는 강한 자기장을 가지고 있어 토성과의 복잡한 상호 자기작용을 나타낸다. 향후 진행될 드래곤플라이 탐사 임무는 타이탄에서 생명체의 흔적을 찾을 계획이다. 엔셀라두스에서는 생명체에 필수적인 구성 요소가 존재한다는 것을 발견했다. 토성은 망원경이나 고성능 쌍안경을 가진 관찰자들에게 여전히 매혹적인 대상이다. 무수한 얼음 입자와 암석 파편으로 구성된 고리는 특히 태양계의 신비다. 토성의 고리가 내년 3월 사라지기까지 천체 관찰자는 고리를 달리 관찰할 독특한 기회를 얻게 될 것이다.
- IT/바이오
2024-09-05
[우주의 속삭임(18)] 토성 최대 위성 타이탄, 바다 파도로 해안선 침식 가능성 확인

토성 궤도를 도는 위성(달) 가운데 가장 큰 타이탄(Titan)은 활동적인 강, 호수 및 바다를 포함하는 태양계의 유일한 행성체이다. 타이탄의 강 시스템은 액체 메탄과 에탄으로 가득 찬 가운데 넓은 호수와 바다로 흘러 들어가며, 일부 호수는 지구의 오대호만큼이나 큰 것으로 추정된다. 타이탄의 넓은 바다와 호수는 지난 2007년 나사(NASA)의 카시니 우주선이 촬영한 이미지를 통해 확인됐다. 그 이후 천문학자들은 달의 신비한 환경에 대한 단서나 증거를 찾기 위해 수집된 이미지를 연구해 왔다. 그런 가운데, MIT 지질학자 연구팀이 타이탄의 해안선에 대한 최신 연구 결과를 발표했다고 PHYS가 전했다. 시뮬레이션을 통해 이루어진 연구는 타이탄의 넓은 바다가 파도에 의해 형성되었을 가능성이 있음을 시사한다. 연구팀은 타이탄 표면의 원격 이미지를 기반으로 파도 활동의 징후를 발견했다. MIT 팀은 먼저 지구에서 호수가 침식되는 방식을 모델링하고, 이 모델링을 카시니의 타이탄의 바다 이미지와 접목, 어떤 형태의 침식으로 인해 해안선이 생성되었는지를 확인했다. 그 결과 파도가 가장 합리적인 답이라는 사실을 발견했다. 물론 연구팀의 결과는 100% 확증은 아니다. 타이탄에 파도가 있다는 사실을 확인하려면 타이탄 표면의 파도 활동을 직접 관찰해야 한다. 그럼에도 불구하고 연구팀은 타이탄 바다의 해안선 침식의 가장 큰 원인은 파도라고 말할 수 있다고 밝혔다. "액체 메탄과 에탄의 파도가 해안에 부딪히고 폭풍이 몰아쳐 해안을 구성하는 물질을 침식한 것으로 추정된다"는 것이다. 이 연구는 '사이언스 어드밴시스'에 발표됐다. 타이탄에 파도가 존재한다는 사실은 카시니가 달 표면에서 액체 덩어리를 발견한 이후 논란이 된 주제였다. 파도의 증거를 찾기 위한 노력도 꾸준히 진행됐다. 일부 과학자들은 바다 표면에서 약간의 거친 면을 보았지만, 그것이 파도인지의 여부는 확인할 수 없었다. 타이탄의 바다에 파도 활동이 일어나는지 여부를 알면, 파도를 일으킬 수 있는 바람의 세기 등 타이탄의 기후에 대한 정보도 얻을 수 있다. 또한 타이탄의 바다가 시간이 지남에 따라 어떻게 진화할지 예측할 수 있다. 타이탄의 바다는 강이 흐르는 계곡이 교차하는 곳에서 액체의 양이 늘어나면서 형성된 것으로 보인다. 연구팀은 △ 해안 침식 없음 △ 파도에 의한 침식 △ 해안 물질을 용해시키는 '용해' 또는 해안의 자체 무게로 인해 일어나는 '균일한 침식' 등 세 가지 시나리오에 초점을 맞췄다. 그리고 시나리오 각각에 대해 시뮬레이션을 실시했다. 그리고 수백 가지의 다양한 해안선 모양에 대해 모델링을 반복하고 비교했다. 연구팀은 시뮬레이션 결과를 지구상의 실제 호수와 비교해 확인했다. 특히 타이탄에서 가장 크고 지도가 가장 잘 그려져 있는 네 개의 바다에 초점을 맞췄다. 카스피해와 유사한 크라켄 마레(Kraken Mare), 슈피리어호보다 다소 큰 리게이아 마레(Ligeia Mare), 빅토리아 호수보다 긴 풍가 마레(Punga Mare), 온타리오 라쿠스(Ontario Lacus) 등이다. 팀은 카시니 탐사선에서 촬영한 레이더 이미지를 사용해 이들 4개 바다의 해안선을 매핑하고 각 바다의 해안선에 모델링을 적용, 어떤 침식 메커니즘이 타이탄의 바다 해안선 모양을 가장 잘 설명하는지 확인했다. 그 결과, 4개의 바다가 모두 파도에 의한 침식 모델에 들어맞는다는 것을 발견했다. 이는 파도가 타이탄의 4개의 바다와 가장 유사한 해안선을 생성한다는 것을 의미한다. 연구팀은 현재 해안에서 반복적으로 부서질 수 있는 파도를 일으키려면 타이탄의 바람이 얼마나 강해야 하는지를 규명하는 데 주력하고 있다. 또한 타이탄의 해안선 모양을 통해 바람이 불어오는 방향을 파악하고 있다.
- IT/바이오
2024-06-21
[우주의 속삭임(17)] 휴스턴 대학교, 토성에서 거대한 계절적 에너지 불균형 발견

휴스턴 대학교(UH)가 토성에 엄청난 에너지 불균형이 존재한다는 사실을 밝혀냈다. 이는 우주 행성 과학의 발전을 촉진하고, 태양계의 가스 거대 행성인 토성에 대한 기존의 기후 모델에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션에 게재됐으며, 대학 공식 홈페이지에도 실렸다. UH 물리학 리밍 리 교수를 중심으로 한 연구팀은 "토성에서 계절적 규모의 거대한 글로벌 에너지 불균형이 관찰된 것은 이번이 처음"이라며 "이는 천문학계에 행성의 형성과 진화에 대한 새로운 시각을 제시할 뿐만 아니라, 행성 및 대기 과학에 대해 정의하는 방식까지 변화시킨다“고 말했다. 연구진이 발견한 토성 에너지 불균형은 카시니 토성 탐사선이 미션을 수행하며 얻은 데이터를 토대로 한 분석을 통해 나타났다. 연구진은 “태양계의 모든 행성은 태양 복사의 형태로 태양으로부터 에너지를 얻고, 열을 방출하며 에너지를 소비한다. 그러나 거대 가스 행성인 토성은 열 구조와 기후에 영향을 미치는 깊은 내부 열의 형태로 또 다른 에너지를 갖고 있다"고 지적했다. 불균형은 원일점(태양에서 가장 먼 궤도 지점)에서 근일점(태양에 가장 가까운 궤도 지점)까지 거의 20%나 달라지는 토성의 큰 궤도 이심률로 인해 발생했다. 이로 인해 흡수된 태양 에너지에 계절적 변화가 크게 나타났다. 지구의 경우 궤도 이심률이 매우 작기 때문에 심각한 계절적 에너지 불균형은 나타나지 않는다. 따라서 지구의 내부 열은 미미하며, 지구 계절은 토성에서 몇 년 동안 지속되는 것에 비해 대단히 짧아 불과 수개월 지속될 뿐이다. 데이터는 또한 토성의 불균형한 에너지가 토성 대기의 지배적인 기상 현상인 거대 폭풍의 발달에 중요한 역할을 한다는 것을 보여 주었다. 이 데이터는 지구의 날씨에 대한 분석도 간접적으로 제공할 수 있다고 한다. 나사(NASA), 유럽우주국(ESA), 이탈리아우주국(ASI)의 공동 프로젝트인 카시니 탐사선은 1997년에 발사돼 거의 20년 동안 토성과 거대한 고리 및 위성을 탐사했다. 연구진의 리 교수는 토성의 복사 에너지를 관찰하는 세 가지 탑재 장비를 모니터링하기 위한 과학자로 참여하고 있다. 연구팀은 향후 10년 내에 탐사 임무가 계획되어 있는 천왕성을 포함한 다른 가스 거대 행성을 대상으로 관측을 지속한다는 계획이다. 이들 행성 역시 심각한 에너지 불균형을 나타낼 것이며, 특히 천왕성은 궤도 이심률과 매우 높은 경사도로 인해 가장 큰 에너지 불균형을 나타낼 것으로 예상하고 있다. 한편, 이번 연구에는 UH 외에도 나사, 위스콘신 대학교, 메릴랜드 대학교, 센트럴 플로리다 대학교, 캘리포니아 주립대 산타크루즈 캠퍼스와 프랑스 및 스페인의 학자들이 대거 참여했다.
- IT/바이오
2024-06-20
[우주의 속삭임(11)] 태양계 6개 행성 정렬 '우주쇼' 6월 초 만난다

태양계의 6개 행성이 일렬로 정렬하는 보기 드문 현상이 지구의 하늘에서 6월 초 포착될 예정이다. 수성, 화성, 목성, 토성, 해왕성, 천왕성 등 태양계의 6개 행성이 2024년 6월 3일 짧은 시간 동안 '행성 퍼레이드'로 알려진 일렬 정렬 현상이 나타날 예정이라고 사이언스얼럿이 전했다. 이번 행성 정렬에는 초승달도 참여하지만 금성만은 유일하게 찾아볼 수 없다. 한 번에 여러 행성이 하늘에 있는 경우는 드물지 않지만, 여러 행성이 일렬로 정렬하는 경우는 흔하지 않다. 5~6개의 행성이 모이는 것을 큰 정렬이라고 하며 5개 행성 정렬이 6개보다 훨씬 더 빈번하게 발생한다. 이러한 정렬은 아래 태양계의 도표나 그림에서 볼 수 있는 것처럼 행성이 우주에 일렬로 늘어선 모습이 아니다. 안타깝게도 우주에서 실제로 일어나는 일은 아니다. 행성 정렬은 태양계의 모든 행성이 황도라는 평평한 평면에서 태양을 어느 정도 공전하기 때문에 발생한다. 일부 행성은 이 횡도보다 약간 위 또는 아래에 있지만 거의 동일하게 나란히 있는 수준이다. 이는 태양을 포함한 별이 형성되는 방식 때문에 관측 가능하다. 물질 구름 속의 아기 별이 회전하기 시작하면 주변의 구름이 소용돌이치며 원반이 되어 아기 별을 먹이로 삼는다. 원반의 잔해에서 행성이 형성되며, 그대로 두면 그 위치에 그 상태로 머물게 된다. 때때로 행성들이 궤도를 따라 이동하면서 태양의 같은 쪽에 위치하게 되므로 우리는 하늘에서 동시에 나란히 서 있는 것같은 행성들을 볼 수 있다. 즉, 이 행성들은 모두 황도에 있기 때문에 일직선상에 있는 것처럼 보이는 것이다. 미국에서는 오는 6월 3일과 4일 사이 일출 약 한 시간 전에 행성 퍼레이드가 일어난다. 수성, 화성, 목성, 토성은 육안으로 볼 수 있을 만큼 밝지만 천왕성과 해왕성은 너무 멀고 희미하기 때문에 관측하기 위해서 쌍안경이나 망원경이 필요하다. 앞으로 몇 달 동안 같은 태양계 행성들의 정렬이 몇 차례 더 예정되어 있다. 2024년 8월 28일과 2025년 1월 18일에는 모두 새벽 시간대에 6개의 행성으로 이루어진 대규모 행성 정렬을 볼 수 있다. 2025년 2월 28일 저녁에는 다른 7개 행성이 모두 동시에 하늘에 나타날 것이다.
- IT/바이오
2024-05-28
토성의 위성 미마스, '지하 바다' 존재⋯생명체 존재 가능

토성의 소형 위성 미마스(Mimas)에서 지하 바다가 발견되었다는 사실은 과학계에 큰 파장을 일으켰다. 영화 '스타워즈'에 등장하는 '데스 스타(Death Star)'와 흡사한 외관을 가진 미마스에서 생명체 존재 가능성을 암시하는 바다가 발견되었다는 것은 과학적 흥미뿐만 아니라 대중의 상상력을 사로잡았다. 포브스 재팬은 미마스 내부에 바다가 존재할 수 있다는 발견이 지질학적으로 활발한 천체에만 해당될 것이라는 기존의 생각을 뒤집는, 실로 놀라운 발견이라고 지난 14일 보도했다. 프랑스 파리 천문대의 발레리 레이니 박사팀은 지난 2월 8일 과학 저널 '네이처(Nature)'에 게재된 연구에서 토성 탐사선 카시니(Cassini)의 관측 자료를 분석한 결과, 미마스가 수많은 충돌 분화구로 덮인 얼음 표면 아래에 비교적 최근에 형성되어 여전히 진화 중인 바다가 존재할 가능성이 있다고 발표했다. 지름이 390km로 토성의 주요 위성 중 가장 작으며 가장 안쪽 궤도를 22시간 만에 공전하는 미마스는 표면이 분화구(crater, 운석 충돌 등으로 생기는 거대한 구덩이)로 덮여 있고 변화가 없다는 점에서 지질학적으로 비활성 상태로 여겨져 왔다. 하지만 2010년 카시니 탐사선이 관찰한 미마스의 '흔들림(libration)' 현상은 과학자들의 관심을 끌었다. 이는 미마스 내부에 액체 상태의 물이 존재할 가능성을 시사하는 중요한 증거였다. 미마스는 표면의 광범위한 부분을 차지하는 거대한 충돌 분화구 '허셜'로 인해 영화 '스타워즈'에 등장하는 우주 요새 '데스 스타(Death Star)'와 유사한 외관을 가지고 있다. 허셜은 1789년 미마스를 처음 확인한 천문학자 윌리엄 허셜의 이름을 딴 분화구를 말한다. 하지만 미마스에서는 지질 활동의 징후가 발견됐다. 특히 남극 지역의 크레이터가 다른 지역의 크레이터보다 작게 보이는 것은, 이 지역에서 최근에 융해 현상이나 새로운 표면 형성이 일어나고 있음을 간접적으로 나타내고 있다. 일반적으로 얼음이나 다른 고체 표면 아래 존재하는 바다는 액체 상태로 인한 내부 역학이 표면에 변형을 일으키며 드러나곤 한다. 연구팀은 그러나 미마스의 경우, 표면 변화가 거의 관찰되지 않아, 그 아래에 액체 상태의 바다가 존재할 가능성이 매우 낮은 후보로 여겨졌다고 밝혔다. 카시니 탐사선의 관측 데이터를 활용한 이전 연구에서 미마스의 자전 운동과 궤도상의 흔들림 현상이 관찰됐으며, 이러한 현상을 설명하기 위해 내부에 길게 뻗은 암석 핵이 존재하거나, 심지어는 내부에 전체적으로 바다가 있을 수 있다는 가설이 제시됐다. 지질학적으로 활동하지 않는 것으로 여겨졌던 미마스 이번 연구를 요약한 논문에 따르면, 미마스의 바다는 약 20~30km 두께의 얼음층 아래에 위치하며, 형성 시기는 약 2500만 년 전보다 젊은 것으로 추정된다. 네이처에 따르면 미마스 내부에 전구적 규모의 액체 상태의 물로 이루어진 바다가 존재하는 것으로 확인됐다. 이 바다는 대략 1500만년에서 500만년 전 사이에 형성된 것으로 추정된다. 논문의 공동 저자이자 영국 런던 대학교 퀸 메리 대학의 물리화학 및 천문학 부문 명예 연구원인 닉 쿠퍼는 "이번 발견으로 미마스가 엔켈라두스나 유로파와 같이 내부 바다를 가진 위성 가운데 하나로 자리매김하게 됐다. 미마스의 바다가 특히 눈에 띄는 점은 그 젊은 나이다"라고 말했다. 미마스 내부의 바다는 토성과 미마스 간의 조류력 상호작용을 통해 탐지됐다. 연구 결과, 미마스 궤도의 불규칙성이 지하 바다에 의해 발생할 수 있는 현상이 아님을 밝혀냈다. 이 연구에는 미국 항공 우주국(NASA)의 토성 궤도 탐사선 카시니가 2004년부터 2017년까지 13년 동안 수집한 관측 데이터가 활용됐다. 미마스는 반경이 198km에 불과한 작은 천체이지만, 이번 발견이 큰 파장을 일으킬 수 있다고 포브스 재팬은 강조했다. 활발한 지질 활동의 징후가 없는 작은 위성이 숨겨진 바다를 가지고 있으며, 이로 인해 생명 유지에 필수적인 조건을 제공할 가능성이 있다는 것은, 과학자들이 태양계 어느 곳에서든 생명의 존재 가능성을 탐색할 수 있는 새로운 전망을 열어준다는 것이다. 바다 연대 젊어 생명체 없을 수도 영국의 일간지 가디언은 지난 7일 미마스의 바다 연대가 너무 젊어 생명체가 출현할 충분한 기회가 없었을 수 있다는 주장이 제기됐다고 보도했다. 가디언에 따르면 프랑스 파리 천문대의 천문학자 발레리 레이니는 미마스 내부에 따뜻한 암석과 접촉하는 물이 존재함으로써 생명체가 존재할 가능성을 완전히 배제할 수 없다고 말했다. 그러나 이 숨겨진 바다의 연대가 수천만 년에 불과하다면, 생명체가 출현할 기회가 부족했을 가능성도 있다. 레이니는 "바다의 나이가 생명체 출현에 충분히 오래되었는지 여부에 대해 아무도 확신할 수 없다"고 덧붙였다. 일반적으로 위성의 암석질 핵과 지하 바다 사이의 상호작용으로 인해 생명 유지에 필요한 화학 에너지가 생성될 수 있다고 여겨진다. 쿠퍼는 "최근에 발견된 액체 상태의 물 바다는 생명의 기원을 연구하는 학자들에게 미마스를 주요 조사 대상이 됐다"고 말했다. 미마스에서 바다가 발견되었다는 사실이 예상 밖일 수 있지만, 태양계 내 다른 행성의 위성에서 바다가 발견된 것은 이번이 처음이 아니다. 토성의 위성 엔켈라두스와 타이탄, 그리고 목성의 위성 유로파, 가니메데, 칼리스토에서 이미 행성 해양학자들이 지하 바다를 탐지해 왔다. 미마스에서의 이러한 바다 발견은 예상치 못한 장소에서 이루어졌으며, 이는 태양계 곳곳의 소형 얼음 위성에 대한 철저한 조사가 곧 시작될 것임을 시사한다.
- 산업
2024-02-16
NASA, 지구 밖 첫 동력비행 화성 헬리콥터 날개 손상으로 임무 종료

화성에서 동력 비행에 성공한 미국항공우주국(NASA·나사)의 우주 헬기 '인저뉴어티(Ingenuity)'가 최근 임무를 종료했다. 인저뉴어티의 화성 비행은 2021년 4월 19일 첫 비행에 성공했으며, 나사가 당초 예상했던 30일을 훌쩍 넘겨 약 3년간 임무를 지속했다. 이는 설계도보다 14배 길게 비행한 것이다. 미 CNN에 따르면 나사는 인저뉴어티 화성 헬기가 프로펠러에 손상을 입고 지난 18일 마지막 비행을 끝으로 화성에서의 임무를 종료했다고 지난 25일(현지시간) 발표했다. 나사는 성명을 통해 '인저뉴어티'가 로터 손상으로 '비상 착륙'을 수행해야 했다고 밝혔다. 이는 더 이상 비행할 수 없음을 의미하며, 임무 수행을 마쳤다는 뜻이다. 나사는 2021년 2월 탐사 로버 '퍼서비어런스(Perseverance)'를 화성에 보내면서 비행체를 활용한 탐사 가능성을 탐색하기 위해 인저뉴어티를 함께 실어 보냈다. '인저뉴어티'의 화성 비행은 인류가 지구 외 행성에서 '제어가 되는 동력체'를 비행시킨 첫 번째 사례로, 라이트 형제의 인류 최초 동력 비행과 견주는 것이었다. 태양열 충전으로 가동되는 높이 49㎝, 무게 1.8㎏(화성에서의 무게 0.68㎏)의 이 우주 헬기는 당시 이륙 후 3ｍ 높이까지 상승해 39초간 정지비행을 한 후 착륙했다. 대기 밀도가 지구의 100분의 1수준에 불과해 공기 힘으로는 양력을 만들어내기 힘든 화성에서 헬기가 성공적으로 비행하자 금성이나 토성, 타이탄 위성과 같은 태양계 천체에서의 탐사 방식에 새로운 길이 열릴 것이라는 기대가 커졌다. 화성의 대기 밀도는 지구의 100분의 1 수준으로 매우 낮아 공기의 힘만으로는 양력을 생성하기 어려운 조건에서 헬리콥터의 성공적인 비행이 이루어지자, 금성, 토성, 타이탄과 같은 태양계 내 다른 천체들 위에서의 탐사 방식에 대한 새로운 가능성이 열렸다는 기대가 높아졌다. 나사의 빌 넬슨은 “작은 헬리콥터인 인저뉴어티는 의도했던 것보다 훨씬 더 많은 비행을 했다”며 “우리 태양계에서 미래 비행 가능성을 탐색하기 위한 길을 열었다”고 평가했다. 넬슨은 소셜미디어를 통해 공유한 영상 메시지에서, 인저뉴어티와 같은 임무가 태양계 내 미래 비행의 새로운 가능성을 제시했으며, 화성을 포함한 그 너머의 세계로 향하는 보다 스마트하고 안전한 인간 탐사의 기반을 마련했다고 설명했다. 그는 또한, 이 놀라운 헬리콥터가 상상했던 것보다 더 높고 멀리 비행함으로써, 나사가 불가능해 보이는 것을 가능하게 만드는 데 중요한 역할을 했다고 강조했다. 4번의 비행을 성공적으로 마친 인저뉴어티는 퍼서비어런스 과학 팀과 로버의 운전을 지원하기 위한 공중 정찰의 역할을 수행하는 새로운 임무, 즉 작전 시연에 착수했다. 이 장비는 화성의 흥미로운 지역을 미리 조사해 지구에서 제어되는 바퀴 달린 로봇과 운전자가 '제제로 분화구(Jezero Crater)' 탐사에서 올바른 경로를 선택할 수 있도록 퍼서비어런스를 효과적으로 지원했다. 퍼서비어런스 로버는 제제로 분화구 가장자리에 도달하기 위해 길고 빠른 주행을 시도할 계획이다. 인저뉴어티는 단지 30일 동안 최대 5회의 실험적 테스트 비행을 목표로 하는 기술 시연 목적으로 설계됐다. 그러나 약 3년 간 화성 표면에서 운영되며, 예상을 훨씬 뛰어넘는 72회의 비행을 성공적으로 수행했고, 계획된 거리보다 14배 이상 멀리 비행했다. 총 비행 시간은 2시간을 초과했다. 한편, 인저뉴어티 팀은 이 헬리콥터가 이전 비행에서 비상 착륙을 수행한 후 위치를 확인하기 위해 지난 2024년 1월 18일 수직 비행을 할 계획이었다. 계획대로 최대 12미터에 도달했고 4.5초 동안 호버링한 후 초당 1미터의 속도로 하강을 시작했으나, 화성 표면 약 1미터 높이에서 로버와의 통신이 끊어졌다. 다음날 통신이 이뤄졌지만 프로펠러에 해당하는 로터 블레이드가 손상됐다. 인저뉴어티는 탄소섬유로 만든 날개 4개가 보통 헬기보다 8배 정도 빠른 분당 2400회 안팎 회전하도록 설계됐는데, 나사는 날개 중 하나가 부러진 것을 확인했다. 나사는 인저뉴어티 성공을 발판으로 2027년 태양계에서 생명체가 존재할 가능성이 높은 천체 중 하나로 꼽히는 타이탄에 로봇 회전날개항공기인 '드래곤플라이(Dragonfly)'를 쏘아올릴 예정이다.
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2024-01-31
해왕성과 천왕성, 옅은 청록색의 진실

우리 태양계의 바깥쪽 가장자리에 있는 얼음 거성인 해왕성과 천왕성의 색깔이 이전에 생각했던 것보다 더 유사할 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 미국 CNN에 따르면, 옥스퍼드 대학의 행성 물리학 교수 패트릭 어윈과 그의 팀은 허블 우주 망원경과 초대형 망원경의 데이터를 사용하여 보이저 2호가 찍은 해왕성과 천왕성의 이미지를 재구성한 결과, 두 행성 모두 옅은 청록색을 띠고 있음을 발견했다. 두 행성 모두 대기 안개가 있지만, 해왕성은 연무층이 더 얇기 때문에 약간 더 파랗게 보인다. 연구팀은 "우리의 모델을 원본 데이터에 적용하여, 우리는 해왕성과 천왕성의 색깔에 대한 가장 정확한 표현을 재구성할 수 있었다"고 말했다. 이 연구 결과는 왕립천문학회 월간지(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 발표되었다. 천왕성 색깔 변화, 연무층 두께 변화 때문 천왕성의 색깔은 태양 주위를 공전하는 동안 변화한다. 1950년대에는 옅은 청록색을 띠었지만, 2010년대에는 더 짙은 청색으로 변했다. 이 변화의 원인은 천왕성의 극지방에 있는 연무층의 두께 변화 때문으로 밝혀졌다. 천왕성의 1년은 지구의 84년과 같다. 지구는 하지와 동지에는 더 푸르게 보이지만 춘분에는 더 푸른 색조를 띤다. 천왕성은 옆으로 회전하기 때문에 동지 동안 행성의 극 중 하나가 지구와 태양을 가리킨다. 미국 애리조나주에 있는 로웰 천문대는 1950년부터 2016년까지 천왕성의 이미지를 촬영하고 밝기를 측정했다. 연구팀은 이 데이터를 사용하여 천왕성의 색깔 변화를 분석했다. 연구팀은 천왕성의 극지방과 적도 지역의 빛 데이터를 비교하는 모델을 개발했다. 이 모델은 극지방이 녹색과 적색 파장의 빛에서 더 잘 반사되는 것을 보여주었다. 또한, 연구팀은 천왕성의 동지 동안 극지방에 메탄 얼음으로 만들어진 연무층이 두꺼워지는 것을 관찰했다. 연구팀은 이러한 결과를 바탕으로 천왕성이 동지에 더 푸르게 보이는 이유에 대해 설했다. 얼음 거인, 미스터리 속으로 태양계의 바깥쪽 가장자리에 있는 두 얼음 거성, 해왕성과 천왕성은 아직 많은 미스터리를 품고 있다. 최근 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)은 천왕성의 새로운 초상화를 공개했다. 이 초상화는 천왕성의 종종 보이지 않는 고리와 대기의 숨겨진 특징을 보여준다. 초상화에서 가장 눈에 띄는 특징은 천왕성의 고리이다. 천왕성의 고리는 토성의 고리보다 훨씬 희미하고 얇다. 초상화는 천왕성의 고리가 총 13개임을 보여주며, 그 중 11개를 구분할 수 있다. 초상화는 또한 천왕성 대기의 다양한 색상을 보여준다. 천왕성의 대기는 주로 수소와 헬륨으로 이루어져 있지만, 메탄과 아산화질소도 함유하고 있다. 메탄은 천왕성의 대기에 푸른 색을 띠게 한다. 연구자들은 천왕성에서 오는 X선을 감지하기도 했다. X선은 천왕성의 대기 상층부에서 발생하는 것으로 보인다. 보이저 2호 데이터를 분석한 결과, 천왕성의 자기장이 거대한 플라스모이드를 형성하고 있다는 사실도 밝혀졌다. 이 플라스모이드는 행성 대기의 일부를 잘라내어 우주로 날려 보낼 수도 있다. 연구팀은 앞으로 수십 년 동안 천왕성 시스템을 탐사하는 것이 우주 기관의 최우선 과제라고 말했다. 지구 기반 연구는 이러한 미래 임무의 발견을 더 넓은 맥락에서 이해하는 데 도움이 될 것이다.
- 산업
2024-01-13
태양계 행성, 45억 년 간 태양 주위 안정적 공전

태양계 행성들이 태양 주위를 도는 궤도의 횟수는 각 행성의 공전 주기와 밀접하게 연관되어 있으며, 이들 궤도는 태양계가 형성된 초기부터 현재까지 크게 변하지 않았다는 연구 결과가 나왔다. 지구에서는 체감하기 어렵지만, 우리는 지금 초당 30km, 시속 약 10만7800km의 놀라운 속도로 태양 주위를 공전하고 있다. 더욱이, 지구와 유사한 속도로 태양을 도는 다른 7개의 행성이 있으며, 이 8개 행성 모두 수십억 년 동안 태양 주위를 끊임없이 돌고 있다는 사실은 떠올리기가 쉽지 않다. 그러나 미국 우주 전문지 스페이스 닷컴(SPACE.COM)은 최근 태양 주위를 공전하는 각 행성의 궤도는 그들이 생성된 이후로 현재까지 큰 변화 없이 유지되고 있다고 보도했다. 태양계 형성과 행성의 궤도 태양계의 기원은 약 46억 년 전으로 거슬러 올라간다. 당시 거대한 별의 폭발로 남겨진 먼지 구름, 즉 성운에서 태양계가 형성되기 시작했다. 이 성운, 천문학자들이 '태양계 성운'이라 부르는 곳에서 태양이 탄생했고, 이후 약 45억 9000만 년 전에는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 거대 가스 행성들이 형성됐다. 행성협회(The Planetary Society)에 따르면, 이 거대 가스 행성들이 생겨난 뒤 약 45억 년 전에는 수성, 금성, 지구, 화성과 같이 더 작고 암석으로 이루어진 행성들이 형성됐다. 흥미롭게도, 이 행성들이 처음 형성되었을 때의 궤도는 현재와는 다른 형태였다. 특히 거대 행성들의 초기 궤도는 오늘날과 상이했다. 최초의 행성들이 형성된 후 약 1억 년 동안, '역학적 불안정'으로 인해 거대 천체들 간의 중력적 상호작용이 이루어졌고, 이것이 외태양계 행성들의 형성에 중요한 역할을 했다. 프랑스 보르도 천체물리학 연구소의 천문학자이자 행성 전문가인 션 레이먼드 교수는 태양계의 형성에 대해, 초기의 역학적 불안정성에서 벗어나 새로 형성된 원시 행성들이 점차 자신의 궤도를 찾아가며 태양계의 전체적인 구조를 완성했다고 말했다. 그 결과, 행성들은 안정적인 궤도에 자리 잡게 되었고, 이후로는 큰 변화 없이 일관된 궤도를 유지해왔다고 설명했다. 레이먼드 교수는 또한, "태양계의 수명 중 약 98~99% 동안 행성의 궤도가 매우 안정적이었다"고 강조했다. 그는 이러한 안정성 덕분에 현재의 행성 궤도 역학을 활용하여 태양 주위를 도는 행성의 공전 횟수를 매우 정확하게 계산할 수 있다고 덧붙였다. 각 행성의 궤도 횟수 차이 이유 각 행성이 태양 주위를 도는 데 걸리는 시간, 즉 공전 주기를 고려하면, 행성마다 태양을 공전한 총 횟수는 상당히 차이가 난다. 예를 들어, 지구는 태양 주위를 공전하는 데 약 1년이 걸리므로, 지구가 약 45억 년 동안 존재했다면 대략 45억 번 정도 태양 주위를 돌았다고 계산할 수 있다. 그러나 다른 행성들의 경우 이 공전주기는 매우 다르다. 예를 들어, 태양에 가장 가까운 행성인 수성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 단 88일(지구 시간으로 1년의 약 0.24년)밖에 걸리지 않는다. 따라서 수성은 지난 45억 년 동안 약 187억 번 태양 주위를 돌았다고 할 수 있다. 반면에 태양에서 가장 멀리 떨어진 행성인 해왕성은 태양 주위를 한 바퀴 도는 데 약 60만190일(또는 164.7년)이 소요된다. 이는 해왕성이 지난 45억 9000만 년 동안 태양 주위를 약 2790만 번 돌았다는 것을 의미한다. 이는 수성이 해왕성에 비해 태양 주위를 약 670배 더 많이 공전했다고 할 수 있다. 태양계 행성들의 공전 주기가 얼마나 다양한지는 그들이 태양 주위를 돈 횟수를 비교함으로써 명확히 드러난다. 태양계의 여덟 행성 모두 약 46억 년의 비슷한 나이를 가지고 있지만, 그들의 공전 주기는 수성의 88일에서부터 해왕성의 6만759일에 이르기까지 매우 다양하다. 태양계 여덟 행성의 나이는 약 46억 년으로 비슷하지만, 그 공전 주기는 수성의 88일부터 가장 바깥 행성인 해왕성의 60,759일로 아주 다양하다. 따라서 그 궤도 횟수도 수성 187억 회, 금성 73억 회, 화성 24억 회, 목성 3억 8700만 회, 토성 1억 5600만 회, 천왕성 5500만 회, 해왕성 3800만 회 등이다. 결과적으로, 이러한 공전 주기의 차이로 인해 각 행성의 궤도 완성 횟수는 수성이 약 187억 회, 금성이 73억 회, 화성이 24억 회, 목성이 3억 8700만 회, 토성이 1억 5600만 회, 천왕성이 5500만 회, 그리고 해왕성이 3800만 회 등으로 크게 다르다. 이러한 숫자들은 엄청나게 보일 수 있지만, 대부분의 행성은 남은 수명 동안 이 횟수의 약 2배에 달하는 궤도를 돌 것으로 예상된다. 약 45억 년 후, 태양은 팽창하여 적색 거성으로 변하면서 지구 궤도까지 도달할 것이며, 이 과정에서 수성, 금성, 지구를 삼키게 될 것이다. 다른 행성들은 태양에 의해 직접적으로 불타지 않을 수도 있지만, 그들의 궤도는 상당한 변화를 겪을 가능성이 높다. 태양계 행성들은 태양 주위를 맹렬히 공전하고 있다. 그 궤도 횟수는 행성의 공전 주기와 밀접한 관련이 있으며, 태양계 형성 초기부터 크게 변하지 않았다. 대부분의 행성은 남은 수명 동안 그 2배에 달하는 궤도 횟수를 기록할 것으로 예측된다. 이렇듯 태양계 행성들은 태양 주위를 격렬하게 공전하고 있으며, 이 궤도 횟수는 각 행성의 공전 주기와 밀접한 관련이 있다. 태양계 형성 초기부터 큰 변화 없이 유지된 이 궤도들은, 대부분의 행성에게 그들의 남은 수명 동안 이전의 2배에 달하는 궤도 횟수를 안겨줄 것으로 예측된다.
- IT/바이오
2023-12-30
새해, 밤하늘 수놓는 '유성우' 등 우주쇼 관측 가능

새해 첫 천문현상으로 사분의자리 유성우가 2024년 1월 4일 찾아온다. 18일 한국천문연구원에 따르면 2024년 1월 28일 아침 7시에는 수성과 화성이 0.3도로, 4월 11일 새벽 5시에는 화성과 토성이 0.4도 내로 각각 근접한다. 2024년에는 '3대 유성우'로 불리는 1월 사분의자리 유성우, 8월 페르세우스자리 유성우, 12월 쌍둥이자리 유성우도 볼 수 있다. 새해 가장 먼저 찾아오는 사분의자리 유성우는 1월 4일 밤과 자정을 지나 5일 새벽에 많이 볼 수 있을 것으로 예측된다. 사분의자리 유성우(Quadrantid Meteor Shower)는 매년 1월 초반에 관측할 수 있는 대기중에 떨어지는 유성(별똥별)의 떨어짐을 나타내는 천체 현상이다. 이 유성우는 이름 그대로 '사분의 자리(Quadrans Muralis)'에서 유래한 것으로, 이 자리는 현재는 별자리 목록에서는 없는 별자리이다. 사분의자리 유성우는 대체로 1월 3일에서 4일 사이에 화려한 활동을 보이며, 화려한 유성우의 최고조점은 밤 중에 나타난다. 이 기간 동안 시간당 수십 개의 유성이 하늘에서 떨어질 수 있다. 사분의자리 유성우를 관측하려면 시계방향으로 돌아보면서 하늘을 살피는 것이 좋다. 가능한 어두운 장소에서 관측하면 더 많은 유성을 볼 수 있다. 이 유성우는 북반구에서 더 잘 관측할 수 있다. 페르세우스자리 유성우는 극대 시각이 8월 12일 밤 11시 30분으로, 달도 11시 6분에 지기 때문에 관측 조건이 매우 좋다. 쌍둥이자리 유성우 극대 시각은 12월 14일 오전 10시다. 극대시간이 한낮이고, 밤새도록 달이 떠 있기 때문에 유성우 관측에는 좋지 않은 환경이다. 또 2024년 6월 28일에는 달과 토성이 약 1.1도로 근접하는 모습을 관찰할 수 있다. 2024년 8월 14일 밤 11시에는 화성과 목성이 0.9도로 가까이 있는 모습을 볼 수 있다. 행성 또는 행성과 달의 각도는 관측 장소에서 두 점에 이르는 두 선 사이 각의 크기를 의미한다. 각도가 작을수록 두 천체가 근접하는 것을 말한다. 게다가 4월 9일 개기일식과 10월 3일 금환일식도 있다. 그러나 이 두 번의 일식은 모두 우리나라에서는 관찰할 수 없다. 4월 8일(현지) 개기일식은 멕시코, 미국, 캐나다에서만 관측 가능하고, 10월 2일 금환일식은 칠레와 아르헨티나에서 관측할 수 있다. 2024년 가장 큰 보름달(슈퍼문)은 10월 17일 관측할 수 있다. 반면, 가장 작은 보름달은 2024년 2월 24일 뜨는 달이다.
- 생활경제
2023-12-18