명왕성의 젊은 모습으로 곤혹스런 지질학자들 : 천문학-태양계 [한국창조과학회 자료실]

명왕성의 젊은 모습으로 곤혹스런 지질학자들

미디어위원회

천문학-태양계

2022-02-22

명왕성의 젊은 모습으로 곤혹스런 지질학자들

(Geologists Smash Pluto to Make it Look Old)

David F. Coppedge

행성과학자들은 늘상 사용해오던 충돌로 모든 것을 설명한다.

명왕성이 젊어 보임에도 오래됐다고 가정하는 것은, 10대 소녀에게 "할머니, 나이에 비해 왜 이렇게 어려 보이세요"라고 말하는 것과 같다.

45억 살로 가정되고 있는 명왕성(Pluto)은 다른 중력의 영향으로부터 멀리 떨어진 곳에서, 매우 기울어진 공전궤도로 태양을 돌고 있다. 뉴 호라이즌스(New Horizons)의 과학자들은 2015년 우주탐사선이 명왕성을 지나갈 때, 충돌분화구들로 뒤덮인 얼음 천체를 볼 수 있을 것으로 예상했다. 대신, 그들은 질소 빙하들, 활동적인 지각, 얇은 대기를 가진, 활발한 천체를 목격했다. 이제 그들은 명왕성의 지표면 아래에 심지어 액체 바다가 있다고 생각하고 있었다. 그래서 이론의 해결사가 필요했다. 해결사는 소행성(asteroids)들이었다. 소행성들은 약간의 열을 가했고, 명왕성이 더 늙어 보이도록 얼굴에 상처를 입혔다는 것이다.

스푸트니크 평원(Sputnik Planitia)이라는 이름의 하트 모양의 분지는 많은 활동들이 그곳에서 일어나기 때문에 특별한 관심 지역이다. 그곳에 충돌분화구(craters)들이 거의 없다. 한 충돌에 의해서 파여졌다면, 어떻게 질소 얼음이 채워졌을까? 그것에 얼마의 시간이 걸렸을까?

명왕성 역사의 단서는 그 단층에 있다.(EOS Science News from the AGU, 2022. 1. 31). 미국 지구물리학회의 한 뉴스는 달과 행성 연구소(Lunar and Planetary Institute)의 연구를 요약하고 있다. 그들은 "차가운 명왕성(cold Pluto)" 이론으로는 젊은 모습들을 설명할 수 없기 때문에, 충돌체로부터 약간의 도움을 받아(쾅! 충돌), "뜨거운 명왕성(hot Pluto)" 모델이 필요하다고 결정했다.

이 액체 물의 바다는 명왕성이 어떻게 형성됐는지, 그리고 그 모든 얼음을 녹일 수 있었던 충분한 열을 어떻게 유지했는지와 크게 관련되어 있다. 뉴 호라이즌스가 근접비행을 한 이후, 두 가지 일반적인 형성 가설이 등장했다. 첫 번째는 차가운 명왕성 가설로, 차가운 천체의 느린 강착(slow accretion)에 의해서 오랜 기간에 걸쳐 명왕성이 형성되는 데에서 시작한다. 이 버전의 명왕성은 결국 내부로부터의 복사열이 지표면 아래 바다를 녹일 수 있을 만큼 충분한 물질을 합체했을 것이라는 것이다. 다른 가설은 "따뜻한" 또는 "뜨거운" 명왕성 가설로, 명왕성은 격렬한 충돌들로 인해 짧은 기간에 걸쳐 형성되었고, 내부를 가열되었고, 바다를 형성하였고, 결국 오늘날 우리가 알고 있는 대부분의 얼음 천체로 행성은 냉각되었다는 것이다.

만약 명왕성이 느린 강착에 의해 형성되었다면(오래된 표준 이론), 명왕성의 유일한 열원은 방사성붕괴에 의한 열(radiogenic heat)이었을 것이다. 모든 단주기 방사성핵종(radionuclides)들은 오래 전에 붕괴되어 사라졌을 것이다. 태양계로부터 먼 얼음 구역에서 생겨날 수 있는 또 다른 열원은 충돌에 의한 운동에너지로부터 온다.

.명왕성의 스푸트니크 평원에 있는 모래언덕, 빙하, 다각형의 대류 구획들. 충돌분화구가 거의 없다는 것은 그 지역이 매우 젊다는 것을 나타낸다.

명왕성 스푸트니크 평원 주변의 지각운동과 강화된 극저온화산 잠재력.(McGovern, White and Schenk, JGR Planets 126:12, December 2021, open access). 여기 한 논문이 있다. 그들이 명왕성을 수십억 년의 연대로 유지할 수 있는지 보자. 명왕성의 근접비행 동안 관측된 놀라운 발견들은 이렇다.

2015년 명왕성-카론 계의 근접비행에 이어, NASA의 뉴호라이즌스 우주선은 예상외로 다양한 지형을 가진 복잡한 세계, 광범위한 지각구조 체계, 극저온 화산 활동의 암시, 심지어 명왕성 스푸트니크 평원의 대류 및 빙하 흐름에 의한 질소 얼음 퇴적을 포함하여, 진행 중인 지표면 구조의 다양한 재포장 메커니즘을 보여주는 고해상도 사진을 보내왔다.(Moore et al., 2016; Stern et al., 2015).

그러한 과정들이 태양으로부터 극히 멀리 떨어져 있는 천체에서 일어나서는 안 된다. 그것들은 수십억 년 동안 꾸준히 진행되어왔는가?

명왕성의 행성적 기후 모델링(Bertrand et al., 2018)에 따르면, 스푸트니크 분지의 거대한 규모는 파여진 후 수천만 년 동안(명왕성 나이의 1% 미만)에 걸쳐 명왕성 전역에서 유입된 질소 얼음으로 채워진 것으로 보인다. 만약 분지가 그렇게 빠르게 채워졌다면, 스푸트니크 분지의 형성과 그 후의 주입(즉, 채워짐)은 본질적으로 수천만 년 이내에 이루어졌음과 일치한다.

"명왕성 전체 나이의 1%"라는 가정에 주목하라. 그것은 45억 년이라는 연대를 기본 전제로 하고 있음을 알 수 있다. 그들은 그 연대를 논란의 여지가 없는 사실로서 받아들이고 있지만, 만약 그 충돌이 명왕성의 시작 근처에서 일어났고, 스푸트니크 평원이 수천만 년 안에 채워졌다면, 왜 오늘날에도 여전히 지질 활동이 일어나고 있는 것일까?

바이어슨 등의(Bierson et al. 2020) 그림 1에 따르면(그들은 "차가운 출발" 모델보다 명왕성의 열 진화가 더 설득력 있는 모델이라고 결정했다), 탄성층(elastic layer)의 두께는 44.5억~43.3억 년 사이에 40~75km로 확장되었고, 스푸트니크 분지는 이 기간 내의 어떤 시점에 형성되었다고 결론내렸다. 그러나 이 발견은 오늘날 스푸트니크 분지의 전체 질소얼음 재고량은 스푸트니크 충돌 직후에 채워진 표면 위에 즉각적으로 일어났다고(명왕성의 지표면 아래로부터 서서히 방출되지 않았다고) 가정하고 있다.

그들은 다른 사항들에 초점을 맞추고 있었는데 : 채워진 량을 설명하기 위해서, 분지의 깊이는 약 3km로, 팬 모양(pan-shaped)으로 얕다는 것이다. 그러나 그들은 오늘날 스푸트니크 평원이 왜 그렇게 젊은 모습이고, 비교적 충돌분화구가 없는지에 대해서는 언급하지 않았다. 충돌과 채워짐이 빨랐다면, 왜 지금도 활발한 것인가? 방사능 열이 충분히 남아있기를 바랄 수밖에 없는 것 같다.

조석유동의 도움이 없다.

아마도 명왕성-카론 계(Pluto-Charon system)는 수십억 년 동안 활동을 유지하기 위해서는, 조석유동(tidal flexing)으로부터 열을 얻어야 했을 것이다. 또 다른 최근의 논문이 그것을 조사했다.

명왕성-카론 계의 조석-열 진화(Baheri et al., Icarus 376, April 2022). Icarus 지는 머리글 기호를 주요 발견들 앞에 표시하고 있었다.

▶ 명왕성은 지표면 아래에 40~150km 두께의 바다를 품고 있을 것으로 예측된다.

▶ 카론의 지표면 아래 바다는 명왕성에 비해 열비축(heat budget)이 낮기 때문에, 재동결되었다.

▶ 명왕성-카론의 연성(binary) 궤도의 진화는 1백만 년이 채 되지 않았다.

▶ 짧은 기간 동안 강렬했음에도 불구하고, 조력은 열이력(thermal history)에 영향을 미치지 않았다.

오랜 연대론자에게 나쁜 뉴스를 요약하면 이렇다 : "일반적으로 모든 시뮬레이션에서 궤도 진화는 1백만 년을 넘지 않으며, 방사능 붕괴의 기여에 비해 조석가열은 명왕성-카론 계의 최종 상태에 거의 영향을 미치지 않았다."

핵 옵션

조석 가열(tidal heating)은 한 시스템에 많은 에너지를 더할 수 있지만, 빠르게 소멸된다. 액체 상태의 바다를 유지할 수 있는 유일한 열원은 방사성 열을 발생시키는 것이다. 이 저자들은 2016년 논문에서 명왕성을 수십억 년 동안 활동시킬 수 있는 충분한 양의 방사성 동위원소(우라늄-235, 우라늄-238, 토륨-232, 칼륨-40)를 전망하였다. 그러나 이 논문(Hammond 등, Geophysical Research Letters, AGU 2016)은 형성 당시 충분한 양의 모원소 물질을 가정하고 있었다. “우리는 CI 콘드라이트(CI chondrites)에 어울리는 초기의 풍부한 모동위원소를 가정한다.” 그러나 얼마나 많은 양의 붕괴되지 않은 우라늄이 명왕성으로 만들어지기 위해 태양 성운의 바깥쪽 테두리를 떠돌았을까? 또한 이 논문을 이루고 있는 다른 7가지 가정(assumptions)들을 보라.

모든 오랜 연대론자들은 마지막 희망(방사성 열)을 믿고 있다. 조석가열로는 그것이 불가능하고, 영향을 줄 수 없기 때문이다.

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과학자들은 45억 년이라는 진화론적 연대의 상자 밖으로 나와 생각할 필요가 있다. 그래서 독립적으로 태양계 천체들의 나이를 숙고할 수 있어야 한다. 태양계의 진화론적 추정 나이는 그들의 다리에 채워져 있는 족쇄와 같은 것이다. 그러나 그들은 스스로 그 쇠사슬을 풀어버릴 수 없을 것이다. 왜냐하면 그들은 바뀔 수 없는, 범죄행위자 처벌법과 배교자 처벌법을 두려워하기 때문이다. 태양계의 나이는 지구상의 생명체가 자연발생되고, 각종 생물로 진화하는데 반드시 필요한 충분한 시간을 제공하도록 오래되어야 하기 때문이다. 아무도 황제 다윈을 화나게 하고 싶어하지 않는다. 왜냐하면 그에 대한 도전은 신속하고, 무자비하고, 철저하게 응징되기 때문이다. 빅 사이언스(Big Science)에 소속된 다윈의 특별 집행관들과 비밀경찰들은 그 일을 확실하게 수행하고 있다.

*참조 : 명왕성의 지질학적 복잡성은 지구에 필적한다 : 극도로 추운 곳에 있는 천체가 수십억 년(?) 후에도 지질학적으로 활발할 수 있는가?

http://creation.kr/SolarSystem/?idx=1757540&bmode=view

활발한 지질활동을 하고 있는 명왕성 : 차가운 얼음 행성의 심장은 아직도 뛰고 있었다!

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289517&bmode=view

명왕성의 고해상도의 지형도가 발표되었다 : 지질학적으로 활발한 젊은 모습에 과학자들은 놀라고 있었다!

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289546&bmode=view

명왕성에서 발견된 젊은 모습의 모래언덕들!

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289548&bmode=view

명왕성과 엔셀라두스의 지하 바다는 수십억 년의 연대를 거부한다.

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289519&bmode=view

명왕성에 얼음 화산이 분출 중일 수 있다!

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289505&bmode=view