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천문학

소행성 세레스도 수증기를 분출하고 있었다!

소행성 세레스도 수증기를 분출하고 있었다!

(Another Geyser World Erupts: Asteroid Ceres)


     소행성 세레스(asteroid Ceres)의 두 측면에서 수증기가 뿜어져 나오고 있었다. 어떻게 이 소행성은 아직도 내부에 뜨거운 열이 남아있어서 수증기를 뿜어내는 것일까? 한 가지는 확실하다. 이제 과학계에  새벽(DAWN)이 다가오고 있다.


Nature(2014. 1. 23) 지의 한 새로운 논문은 화성과 목성 사이의 소행성대(asteroid belt)에서 가장 큰 소행성으로서, '왜소행성(dwarf planet)'이라고도 불리는, 소행성 세레스에서 국소적으로 수증기(water vapor)가 분출되고 있다는 증거를 제시하고 있었다. 이제 던 우주선(DAWN spacecraft)은 소행성 베스타(Vesta, 두 번째로 큰 소행성) 궤도에서 14개월 동안의 탐사를 종료하고, 2015년 봄 세레스에 도착할 예정인데, 매우 흥미로운 관측이 예상되고 있다. 이러한 간헐천(geyser)의 발견은 커다란 놀라움이다. 얼음 소행성 세레스가 우주로 얼음을 승화시키는 것은 알려져 있었지만, 이번에 관측된 분출량은 예상보다 2자리 수나 큰, 초당 6kg의 물을 분출시키는 것으로 평가되었다. (비교로 세레스의 반 정도의 직경을 가진 토성의 위성 엔셀라두스는 초당 ~200kg의 물을 분출한다). 허셜 우주망원경에 의해서 탐지된 그 분출은 산발적일(가끔씩 일어나는 경우일) 수도 있다.


Nature 지의 같은 이슈에서 그 발견에 대해서 글을 쓴 시드 퍼킨스(Sid Perkins)는 소행성의 양 측면으로 찻주전자의 수증기가 뿜어져 나오는 것과 같은 그림을 포함시키고 있었다. 그의 글의 중간 제목은 ”세레스는 간헐적으로 수증기 기둥을 뿜어낸다. 그러나 그것의 기원은 불분명하다” 였다. 분출은 외관상 어두운 지역에서 발생하는 것으로 나타났다. ”물이나 얼음을 수증기로 변환시키는 열(heat)의 기원은 물 자체의 기원만큼 커다란 미스터리이다” 그는 계속했다. 일부 행성학자들이 이오(Io, 용암을 분출하고 있는 목성의 위성)와 엔셀라두스(Enceladus, 물을 분출하고 있는 토성의 위성)를 설명하기 위해서 이론화 했던 ‘조석 유동(tidal flexing)’은 세레스의 분출을 설명할 수 없다. 왜냐하면, 세레스는 소행성대 내에서 홀로(모행성의 중력적 끌림 없이) 여행하고 있기 때문이다. 그렇다면 그 열은 방사성 붕괴로부터 왔는가? 그것이 승화를 증폭시키는가? 2015년에 도착하는 던 우주선은 자세한 관측 기회를 제공할 것이다.    


훔베르토 캠핀스(Humberto Campins) 등은 Nature 지의 같은 이슈에서 세레스의 또 하나의 미스터리와 씨름하고 있었다. 왜 세레스는 베스타와 그렇게도 많이 다른가? 세레스는 얼음 소행성인 반면에, 베스타는 암석질의 화산성 소행성이다. 그러나 두 소행성은 소행성 벨트에서 서로 이웃해 있다. 과학자들이 제안할 수 있는 유일한 추정은 그들이 태양계의 서로 다른 지역에서 형성된 후에, 현재의 위치로 이동하여 와서 이웃하게 되었다는 것이다. 즉 어떤 별을 공전하는 뜨거운 목성형 행성들이 행성 디스크 멀리에서 형성된 후 안쪽으로 이동해왔다는 것이다. 만약 우리의 가스 자이언트들이 이동해온 것이라면, 이러한 섭동(perturbations)은 소행성의 원래 공전 궤도를 변경시켰을 것이다. 그러나 ”태양계 형성의 수수께끼 조각들은 완벽하게 들어맞지 않는다”고 그들도 인정했다. 원 논문은 이러한 옵션을 제안했다 :  

측정된 물의 분출량은 세레스의 내부로부터 공급되는 물로부터 유지되는 승화 모델이 예상했던 것보다 두 자릿수나 많은 양이었다. 물 분출 활동은 물 얼음이 가장 안정적인 극지방에 집중되어 있지 않았다. 세레스에서 관측된 물 분출이 유지되기 위한 두 메커니즘을 우리는 제안한다. 첫 번째 메커니즘은 표면 (근처) 얼음의 혜성형 승화(cometary-type sublimation)이다. 이 경우에 얼음의 승화는 근처 표면의 먼지들을 끌어당겨서, 국소적으로 표면층을 제거하고, 신선한 얼음을 노출시킨다. 내부로부터 운송은 필요치 않다. 두 번째 메커니즘은 내부에 열원(heat source)을 필요로 하는 간헐철(geysers) 또는 얼음화산(cryovolcanoes)이다. 목성의 위성 이오와 토성의 위성 엔셀라두스의 분출 활동은 모행성의 조석력(tidal forces)에 기인하는 것으로 추정되고 있다. 그러나 소행성대에 있는 세레스에서 이것은 작동될 수 없다. 일부 모델은 장수명 방사성동위원소(long-lived radioisotopes)에 의해서 가열된 내부에 있는 한 따뜻한 층이 세레스에 있는 얼음화산 분출을 유지하게 할 수도 있음을 제시한다.


이들 기사들 중 어떤 것도 연대 문제를 언급하지 않았다. 이러한 분출은 얼마나 오래 계속 될 수 있을까? 이러한 분출이 평균적이라면, 간단한 계산에 의해서도 물은 1년에 1억9천만kg이 분출된다. 46억 년의 태양계 나이 동안에 분출을 계속했다면, 8×10^17kg이다. 이것은 세레스 행성의 전체 무게(9×10^20kg)의 0.1%에 해당한다. 문제는 더 작은 질량과 더 많은 분출을 하고 있는 엔셀라두스에서 훨씬 심각해진다. 하지만 그러한 비율은 표면을 어둡게 했을 것이며, 지각을 상당히 제거했어야 한다. 단수명 방사성 동위원소는 오래 전에 붕괴되었을 것이다. 응축모델에서 장수명의 방사성 동위원소가 다른 천체에는 없고 이 얼음 천체에만 갇혀서 열원이 되고 있다는 생각은 의심스럽다.

세레스에 대한 자세한 내용은, NASA의 태양계 탐사(Solar System Exploration) 사이트를 참조하라. 참고로 IAU의 진화 명명법에 의해서, 세레스는 소행성(asteroid)이며, 왜소행성(dwarf planet)으로 분류된다. 지금까지 여섯 개의 왜소행성들이 명명되었다.



던(DAWN) 우주선이 접근하는 2015년 봄에 흥미로운 장면이 관측될 것이다. 과학자들이 어떤 이론을 유지하기 위해서, 매우 특별한(임시변통의) 상황들에 계속 호소할 때, 독자들은 의구심을 품어야만 한다. (그것은 특별 변론(special pleading)이라 불려진다.) 우리는 2009년에 이상한 우주생물학자가 제시한 정신 나간 주장을 들었었다. 그것은 생명체가 세레스에서 왔을 것이라는 주장이었다.(3/05/2009). 이 새로운 기사에서도 생명체 이야기는 빠지지 않고 등장한다. ”소행성과 혜성에 의한 초기 충돌은 지구에서 생명체의 기원과 진화에 상당한 부분을 차지할 수도 있었다” 캠핀스는 말했다. 퍼킨스는 ”소행성 충돌은 생명체의 기원과 진화에 상당한 역할을 수행했을 수도 있었다”고 맞장구를 치고 있었다. 오케이. 충돌이 상당한 역할을 수행했다면, 자 생각해보자. 소행성이 지구를 강타했다면, 지구 표면을 불태워버린 맹렬한 대참사가 일어났을 것이다. 모든 것들이 재가 된 속에서, 생명체가 출현했다고? 이러한 이야기는 불사조 피닉스(Phoenix) 신화처럼 들리지 않는가? 이러한 종류의 이야기는 극장에서나 통용되는 것이지, 실제 관측에서는 통용될 수 없는 것이다.   



*관련 기사 : 수증기 내뿜는 소행성 발견, 물-얼음 존재…우주생명체도? (2014. 1. 24. 동아일보)
http://news.donga.com/Main/3/all/20140124/60376961/1

수증기 내뿜는 소행성 '이게 말이돼?'...신비로워 (2014. 1. 24. 한국일보)
http://news.hankooki.com/lpage/it_tech/201401/h20140124161023122300.htm



번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2014/01/another-geyser-world-erupts-asteroid-ceres/

출처 - CEH, 2014. 1. 23.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5846

참고 : 5811|5077|4051|1879|3955|5012|4327|4180|3846|3903|4179|5575|5659|3006|4196|4475|5422|3798|2656|2411|1936|3430|4129|3992|3294|3748|4036|2870|2631|1589|1393|3972|5246|5184|5187|5188|5075|5404|5777|5745|5791|4664|4665|4666|6538|6517|6509|6473|6460|6454|6412|6398|6368|6362|6357|6356|6343|6342|6298|6273|6267|6261|6231|6213|6202|6195|6194|6169|6140|6121|6068|6045|5993|5987|5982|5937|5929|5890|5865|5846|5833



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