이웃집과학자

수증기 기둥이 솟았다

위 사진은 과거 갈릴레오 탐사선, 보이저 탐사선이 관측한 데이터와 최근 허블 우주망원경의 분광관측 데이터를 합성한 것입니다. 중심에서 7시 방향으로 유로파 표면에서 흰색의 무언가가 분출되는 것을 볼 수 있습니다. 수증기가 아닐까 NASA 관계자들은 추측하고 있습니다.

수증기 기둥은 표면으로부터 160km 상공까지 분출됐다고 합니다. 최초에는 200km 정도 치솟았을 것으로 짐작됩니다. 이후 비가 내리듯 표면에 떨어졌습니다. 유로파는 아쉽게도 극한의 추위 때문에 표면이 얼음으로 되어 있습니다. 얼음의 두께는 예측하기 어려울 정도입니다. 그 아래로 물이 존재할 가능성이 높다는 관측입니다.

유로파는 목성의 나머지 위성들과는 다르게 거대한 바다를 가졌습니다. 물의 양이 지구의 두 배라고 합니다. 이번 관측으로 두꺼운 표면의 얼음을 뚫지 않고도 유로파의 바다가 어떤 성분인지 연구할 수 있는 새로운 방법이 탄생했다고 볼 수 있습니다.

어쩌다 발견했나

우주망원경과학연구소(Space Telescope Science Institute : STScI)의 윌리엄 스파크 연구진은 유로파에 대기가 있는지 조사하는 중이었다고 합니다. 본래 다른 별을 공전하는 외계행성의 대기를 연구할때 이용하는 방법인데요. 외계행성의 대기가 모항성으로부터 오는 빛을 일부분 가린다는 점에 착안한 방법입니다.

연구진은 “유로파에 대기가 있다면 목성에서 반사된 빛 일부를 가릴 것이고 그래서 만들어진 실루엣을 감지 할 수 있지 않을까” 라는 생각으로 15개월 동안 10번, 유로파가 목성을 지날 때 관측을 실시했습니다. 10번 중 3번에 관측에서 물 혹은 수증기 기둥의 분출을 확인한 겁니다.

처음이 아니라 의미 있다

유로파에서 물기둥이 존재한다는 사실을 처음 알게된 것은 아닙니다. 2012년에도 비슷한 연구 결과가 있었습니다. 이 때도 허블 우주 망원경의 분광 데이터를 분석해 얻은 결과였습니다. 

다만, 그 때와 이번 관측은 다른 방법을 동원하고도 같은 결과를 얻었다는 점에 의미가 있습니다. 두 그룹에서 계산한 분출 높이와 분출 당시의 질량이 유사합니다. 특히 분출되는 높이는 값이 거의 같을 정도입니다.

물론 똑같은 물 혹은 수증기 기둥을 다른 방법으로 관측한 건 아닙니다. 지금까지의 관측 경험으로 추측해보건데 갑자기 분출되고 사멸하는 경우가 대부분일 겁니다. 지속적이지 않다는 것이죠. 실제 한 그룹에서 포착한 분출을 다른 그룹에서는 놓치기도 했습니다.

유로파는 태양계에서 물 혹은 수증기 기둥을 가지고 있는 두 번째 위성입니다. 2005년 NASA의 카시니 우주선이 토성의 위성 엔셀라두스 표면에서 제트 형태로 뿜어져 나오는 것을 포착한 것이 처음입니다.

과학자들은 NASA의 제임스웹우주망원경이 2018년부터 적외선 관측을 시작하면 유로파 표면에서 분출되는 이 기둥에 대한 자세한 연구가 가능할 것으로 예상합니다. 추가로 유로파 근처까지 탐사선을 보내서 분출되는 물 또는 수증기의 일부를 채집하는 계획도 논의 중이라고 합니다.

 

이번 연구 결과는 천체물리학저널(Astrophysical Journal)에 현지 시간 9월 29일 게제될 예정입니다. 

본 기사는 나사의 원문 참조해 작성됐습니다.