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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

천문학

제임스웹 망원경은 토성의 위성 엔셀라두스에서 1만 km 높이의 거대한 분출 기둥을 관측했다.

미디어위원회
2023-08-01

 제임스웹 망원경은 토성의 위성 엔셀라두스에서 

1만 km 높이의 거대한 분출 기둥을 관측했다.

(Saturn Moon Pops Its Cork)

David F. Coppedge


      제임스웹 망원경은 엔셀라두스에서 기록적인 크기의 거대한 물-얼음 기둥이 분출되는 장면을 관측했다.    

     애리조나주 크기의 토성의 작은 위성인 엔셀라두스(Enceladus)에서 분출 중인 간헐천(geysers)들이 발견된 것은 2005년 카시니(Cassini) 탐사선의 가장 큰 성과이자 놀라움 중 하나였다. 초음속으로 얼음 입자를 뿜어내는 약 100개의 분출 기둥(plumes)들이 관찰됐던 것이다. 이제 제임스웹 우주망원경(James Webb Space Telescope, JWST)은 위성 지름의 20배에 달하는 거대한 분출 기둥을 목격했는데, 이는 이전에 관측된 기둥들을 난장이로 만들어버리고 있었다.


제임스웹 우주망원경이 토성의 위성에서 뿜어져 나오는 거대한 물기둥을 발견했다. (Southwest Research Institute, 2023. 5. 30). "사우스웨스트 연구소의 두 과학자는 제임스웹 우주망원경(JWST) 팀의 일원으로 토성의 위성 엔셀라두스 표면에서 뿜어져 나오는 6,000마일 이상(1만 km, 대략 미국에서 일본까지의 거리) 길이의 수증기 기둥을 관찰했다." 엔셀라두스의 지름은 약 300마일로 애리조나주, 또는 아이오와주의 폭에 불과하다.

SwRI의 크리스토퍼 글라인(Christopher Glein)과 같은 과학자들은 이 간헐천 기둥에 대해서얼마나 놀라고 극찬하고 있는지를 읽어보라 :

"NASA의 카시니 우주선이 엔셀라두스를 처음 관찰한 이후, 수년 동안 우리는 이 특별한 위성에서 일어나는 일들에 놀라움을 금치 못해왔다.“

제임스웹 우주망원경의 근적외선 분광기를 이용한 최신 관측은 다시 한 번 놀라운 결과를 보여주었다.

NASA 고다드 우주비행센터의 제로니모 빌라누에바(Geronimo Villanueva)는 최근 논문의 주 저자로, "데이터를 살펴볼 때 처음에는 내가 틀렸을 것이라고 생각했다"며, "위성 지름의 20배가 넘는 (수증기 얼음) 기둥을 지도화한다는 것은 너무나도 충격적이었다"고 말했다. "이 기둥은 우리가 상상할 수 있었던 것보다 훨씬 더 넓게 퍼져 있다.“

과학자들은 이러한 수준의 맹렬한 지질학적 활동이 얼마나 오래 지속되어 왔을까?라는 문제는 무시하고 있었다. 평소처럼 그들은 얼음 물의 존재로 엔셀라두스에 외계 생명체의 존재 가능성 여부를 추측하기에 바빴다.

"엔셀라두스는 태양계에서 가장 역동적인 천체 중 하나이며, 인류가 지구 너머의 생명체를 찾는 데 있어서 한 주요한 대상이다"라고 외계 해양학 전문가인 글라인(Glein)은 말했다....

태양계 얼음 천체의 성분 분석 전문가인 실비아 프로토파파(Silvia Protopapa) 박사는 말했다 : "이것은 제임스웹 망원경의 놀라운 능력을 입증하는 놀라운 증거이다. 엔셀라두스에서 새로운 거주 가능성과 얼음 기둥의 분출 활동의 징후를 찾는 사이클 2팀의 일원이어서 매우 기쁘다."...

"우리는 유기물질의 징후와 과산화수소와 같은, 거주 가능성의 특정 지표를 찾을 것이다"라고 글라인은 말했다...

새로운 관측은 엔셀라두스 표면에서 거주 가능성 지표를 탐색할 수 있는 최고의 원격 기회를 제공하고 있다...

그러나 이렇게 활발한 분출 활동이 수십억 년 동안 계속되어왔다고 상상할 수는 없다. 엔셀라두스는 엄청난 양의 물과 얼음을 분출하여, 토성의 주 고리 주위에 거대한 고리를 형성하고 있었는데, 이를 E-고리(E-Ring)라고 한다. 원환체 모양(torus-shaped)의 고리는 토성의 강력한 자기장에도 영향을 미친다.

제임스웹 우주망원경의 민감도는 엔셀라두스와 그것이 전체 토성계와 고리에 물을 공급하는 방법에 대한 새로운 이야기를 밝혀냈다. 엔셀라두스는 단 33시간의 공전주기 동안 가스 자이언트 주변에 얼음 물을 뿜어내며, 그 여파로 도넛과 같은 후광(halo)을 남긴다. 이 물기둥은 거대할 뿐만 아니라, 토성의 빽빽한 E-고리 전체에 퍼진다. 제임스웹 데이터에 따르면, 약 30%의 물은 위성의 후광으로 남고, 나머지 70%는 빠져나가 토성계의 나머지 부분에 공급된다.


제임스웹 우주망원경은 토성의 위성에서 수백 마일 우주로 물을 뿜어내는 거대한 간헐천을 발견했다 (Space.com, 2023. 5. 30). 이소벨 휘트컴(Isobel Whitcomb) 기자는 엔셀라두스의 연대(나이) 문제에 대한 이야기를 꺼낼까?

과학자들이 엔셀라두스가 물을 뿜어내는 것을 본 것은 이번이 처음은 아니지만, 새로운 망원경의 더 넓은 시야와 더 높은 감도는 증기 분출이 이전에 알았던 것보다 훨씬 더 멀리, 실제로 엔셀라두스의 폭보다 20배 더 멀리 우주로 발사되는 것을 보여주었다.

그런 다음 외계 생명체에 관한 큰 철학적 트림을 하고 있다 :

분석에 따르면, 분출물에는 메탄, 이산화탄소, 암모니아 등 생명체의 발달에 필요한 화학적 구성 요소들을 포함하는 유기분자들이 포함되어 있는 것으로 밝혀졌다. 국제 연구팀이 지난해 행성 과학 저널(The Planetary Science Journal)에 발표한 연구에 따르면, 엔셀라두스 표면 아래 깊은 곳에서 생명체가 메탄을 뿜어내면서, 이러한 가스 중 일부가 생성되었을 가능성도 제기되고 있다.

물은 엔셀라두스에 생명체가 존재할 수 있다는 또 다른 증거이다. 엔셀라두스는 두꺼운 물 얼음층으로 완전히 덮여 있지만, 위성의 자전 측정에 따르면, 얼어붙은 지각 아래에 광활한 바다가 숨겨져 있는 것으로 보인다. 과학자들은 제임스웹과 카시니호가 탐지한 물 분출이 해저의 열수 분출구(hydrothermal vents)에서 뿜어져 나온 것으로 생각하는데, 이 가설은 수증기 기둥에 행성 지각의 일반적인 성분인 실리카(silica)가 존재한다는 사실에 의해 뒷받침된다.

어떠한 보도 자료도 이러한 분출 활동이 수백만 년, 수천만 년, 수억 년, 또는 45억 년 동안 어떻게 지속될 수 있었는 지에 대해서는 언급하지 않고 있었다(2023. 5. 12일자 토성 고리에 관한 기사에서 타임라인 참조). 제임스웹 데이터는 문제를 더욱 악화시키고 있었다. 과학자들은 왜 그 의미를 무시할까? 엔셀라두스의 나이는 젊음에 틀림없다. 토성이 오래되었다면, 언제, 그리고 왜 최근에 그것은 물을 분출하기 시작했는가?

.엔셀라두스의 간헐천 기둥들은 멀리서도 볼 수 있다. 2009년의 카시니가 촬영한 사진. 이제 제임스웹 우주망원경은 위성 지름의 20배에 달하는 분출 기둥을 촬영했다.


엔셀라두스 혼자가 아니다.


NASA의 주노 미션은 목성의 위성 이오에 가까워지고 있다. (NASA Jet Propulsion Laboratory, 2023. 5. 15). 태양계 전체에서 가장 활동적인 천체는 목성의 화산 위성인 이오(Io, 지구보다 훨씬 작음)이다. (태양에서 멀리 떨어진, 극도로 추운 곳에 있는) 이오의 용암은 지구의 화산에서 분출되는 용암보다 더 뜨겁다.

주노 우주탐사선(Juno spacecraft)은 5월 16일에 이오를 지나갈 예정이었다. 우리는 근접 비행에 대한 소식과 사진을 기다리고 있다. 우리는 이미 1970년대 보이저호(Voyager)의 데이터와 사진, 1990년대 갈릴레오 우주탐사선(Galileo spacecraft)의 더 멋진 데이터와 이미지를 통해, 이 작은 위성에 수백 개의 화산 분출구들이 있고, 그중 상당수가 활화산이라는 사실을 알고 있다. 이 보도 자료의 적외선 이미지에 의하면, 적도지방에서 극지방까지 위성 표면 전체가 핫스팟(hot spots)으로 가득 차 있음을 확인할 수 있다. 수백 마일 길이의 연기 기둥이 분수처럼 위성 위로 솟아오른 모습이 포착되었다.

"이오(Io)는 태양계에서 우리가 알고 있는 화산활동을 하고 있는 천체 중에서 가장 활화산들이 많은 천체이다"라고 샌안토니오에 있는 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute)의 주노 수석연구원인 스콧 볼튼(Scott Bolton)은 말한다. "시간이 지남에 따라 여러 차례 관찰됨으로써, 화산들이 얼마나 자주 분출하는지, 얼마나 밝고 뜨거운지, 그룹으로 서로 연결되어 있는지, 또는 단독으로 분출하는지, 용암 흐름의 모양이 변하는지 등 화산 분출이 어떻게 변하는지를 관찰할 수 있었다.”

.갈릴레오 위성에서 바라본 이오(Io) 전체의 전경(NASA). 반점들은 크레이터가 아니라, 모두 화산이다.


엔셀라두스와 마찬가지로, 행성과학자들은 연대 문제를 거의 말하지 않고 있었다. 그들은 일반적으로 목성과 유로파 같은 인근 위성의 조석 펌핑(tidal pumping, 인력에 의한 마찰)이 열을 발생시키는 원인으로 보고 있지만, 일부 평가에 따르면 에너지원으로 충분하지 않은 것으로 나타났다. 설사 그렇다고 하더라도, 그것이 문제의 전부가 아니다. 만약 이오가 45억 년 동안 이 속도로 용암을 분출했다면, 이오의 전체 질량의 여러 배를 분출했을 것이다.


화산들과 거주가능성

일부 우주생물학자들은 열에너지가 행성을 거주 가능한 상태로 만드는 데 도움이 된다고 생각하고 있었다. 하지만 NASA의 테스(TESS)와 스피처(Spitzer) 우주선이 관측한 외계행성에 대한 미술가들의 구상을 살펴보라 :


나사(NASA)의 스피처(Spitzer)와 테스(TESS)는 화산들로 뒤덮인 지구 크기의 외계행성을 발견했다. (NASA Goddard Space Flight Center, 2023. 5. 17). 화산들로 뒤덮인 행성 LP 791-18d (90광년 떨어진 작은 적색왜성의 한 외계행성)에 살고 싶은 사람은 아무도 없을 것 같다.

천문학자들은 화산들로 덮여 있을지도 모르는, 지구 크기의 외계행성, 즉 태양계 너머의 세계를 발견했다. LP 791-18d라고 불리는 이 외계행성은 태양계에서 화산활동이 가장 활발한 목성의 위성 이오만큼, 자주 화산 폭발을 일으킬 수 있다.

이 행성은 별의 거주가능 영역 안쪽 가장자리에 있지만, 별에 수평으로 고정되어 있다. 앞면은 항상 별의 열을 마주하고 있고, 뒷면은 화산이 폭발할 때를 제외하고는 영원한 어둠과 추위 속에 놓여 있다. 그러나 천체생물학자들의 믿음은 이러한 사실에도 흔들리지 않는다.

"지구와 그 너머 외계 생명체의 기원을 광범위하게 연구하는 분야인 우주생물학(astrobiology)에서 가장 큰 의문은, 지각이나 화산활동이 생명체에 필요한지 여부이다"라고 패서디나(Pasadena)의 캘리포니아 공과대학에 있는 NASA의 외계행성 과학연구소(Exoplanet Science Institute)의 한 연구 과학자인 제시 크리스티안슨(Jessie Christiansen)은 말한다. "이러한 과정(화산활동)은 잠재적으로 대기를 제공할 뿐만 아니라, 탄소와 같이 생명체에 중요하다고 생각되는 물질을 포함하여, 지각에 가라앉아 갇힐 수 있는 물질을 휘저을 수 있다"라고 설명한다.

사방이 극한의 온도로 질식할 것 같은 대기에서 생명체가 살아남을 수 있을지는 의문이다. 오늘날 지구의 극한 환경에서도 생명체가 생존할 수 있다는 사실이 생명체가 그러한 환경에서 기원했다는 것을 의미하지는 않는다.


화산 행성은 지구와 금성뿐인가? 이젠 아니다. (UC Riverside News, 2023. 5. 17). 우주생물학자 스티븐 케인(Stephen Kane)의 모교인 캘리포니아 대학(UC Riverside)에서 발표한 보도 자료를 읽어보라. 이번엔 현실성이 있을까? 조금은 그렇지만, 지옥에서 물만 있으면 생명체가 만들어질 수 있다는 진화의 힘에 대한 원초적인 믿음은 동일하다.

"외계행성 LP 791-18d에서 낮 동안 지표면에 액체 물이 존재하기에는 너무 뜨거울 것이다. 그러나 행성 전역에서 발생하는 것으로 추정되는 화산활동의 양은 대기를 유지할 수 있어, 밤에 물이 응축될 수 있다"라고 몬트리올 대학에 본부를 둔 트로티에 외계행성 연구소(Trottier Institute for Research on Exoplanets)의 천문학 교수인 비에른 베네케(Björn Benneke)는 말했다.

끊임없이 분출하는 많은 화산들은 거주 불가능한 행성으로 만들 가능성이 높지만, 화산의 존재는 진화에 대한 새로운 정보를 제공한다.

케인과 또 다른 동료인 제시 크리스천슨(Jessie Christianson)은 한 수수께끼에 직면해 있다. 그들은 지구의 화산들은 생명체가 필요로 하는 영양분과 원소들을 지표면으로 공급할 수 있지만, 화산은 생명체를 파괴하여, 금성과 같은 행성을 지옥과 같은 불모지로 만들 수도 있다는 것을 알고 있다. 지구는 어떻게 골디락스 존(Goldilocks zone, 생명체 거주가능 영역)에 놓일 수 있도록 미세 조정된(finely-tuned) 여러 요소들의 균형을 이룰 수 있었을까?

.2005년 3월 9일에 도착한 엔셀라두스의 근접 사진을 보고 있는, 카시니 과학자들 중 보니 부라티(Bonnie Buratti, 왼쪽 아래). <Photo by David Coppedge>

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내가 1996년부터 2010년까지 14년 동안 NASA의 JPL(Jet Propulsion Laboratory)에서 근무하면서, 엔셀라두스와 토성계에 대한 발견을 목격할 수 있었던 것은 특권이었다. 엔셀라두스의 분출 기둥들을 보던 날은 정말 짜릿했다! 나는 그 일을 사랑했고, 많은 카시니 과학자들을 친구로 생각하고 있었다. 사진에 나온 거의 모든 사람들의 이름을 알고 있고, 그들도 나를 알고 있다. 그들은 좋은 사람들이고, 매우 똑똑하다. 하지만 처음부터 지적설계를 배제한 교육 시스템과 직업적 환경에서 성장한 그들은, 상자 밖으로 나와 생각할 수 없었고, 생각하려고 하지도 않는다. 그들은 이론의 세부 사항들의 해석에 대해 동료들과 토론하지만, 진화론과 수십억 년의 연대에 대해서는 결코 의문을 제기하지 않는다. 많은 사람들이 딥 타임(Deep Time, 장구한 시간)에 대한 질문에 대해, '그건 창조론자나 할 법한 질문이다'라는 식의 자동적인 반응을 보인다(때로는 비웃음과 함께). 그리고 일부 사람들은 장구한 시간의 문제점을 정직하게 고려할 수 있다고 해도, 수십억 년이 필요한 진화론적 합의에서 벗어나는 것은 자신의 학문적 경력을 끝장내는 일이라는 것을 잘 알고 있다. 집단적 사고의 압력은 지적인 사람들 사이에서 강하다.

그런 사람들이 상자 밖으로 나와 생각하기를 시작하도록 어떻게 도울 수 있을까? 나는 가끔씩 '생명의 신비를 열다(Unlocking the Mystery of Life)', '특별한 행성 지구(The Privileged Planet)'(JPL 과학자 중 한 명이 JPL에서 촬영한 영화)과 같은 지적설계에 관한 DVD를 그들과 공유하려고 노력했다. 대부분은 불쾌해하지 않았고, 일부는 좋아하며 가져갔고, 일부는 가벼운 비판을 했고, 일부는 침묵했다. 하지만 10년 넘게 함께 일한 비과학자 동료와 여러 번 공유한 후, 그녀는 내가 어떤 식으로든 불쾌감을 주어서가 아니라, DVD가 자신을 불쾌하게 했다는 이유로, 상사에게 직장내 "괴롭힘(harassment)"을 당했다고 말했다. 이 사건은 동료에게 '종교를 강요했다‘는 죄목으로 내가 강등, 경고, 해고되는 일련의 사건을 촉발시켰다. 나는 "이 비디오에서 종교가 어디 있느냐?"고 물었지만, 소용이 없었다. 나에게는 주홍글씨 H가 찍혔고, 아무런 구제책이 없었다. 나는 진화론자의 기분을 상하게 했던 것이다. 진화론자들은 연구실 전체에서 유물론적(무신론적) 세계관을 마음껏 강요할 수 있지만, 진화 비판론자들은 그렇지 못하기 때문이다. 사실 나는 그 시기에 자연주의적 생명의 기원에 관한 강연을 수없이 들었다. 그들은 추측에 한계를 두지 않으며, '만물 우연발생의 법칙'을 전파했다. 그들이 나에게 한 일은 과학계에서 유물론에 의문을 제기하는 것을 용납하지 않는 학계의 편협함을 보여주었던 것이다.

그래서 이제 나는 이곳 CEH에서 행성과학자들의 연구 결과를 공개적으로 보고하고, 자유롭게 질문할 수 있다. 당신이 동의하지 않더라도, 생각의 자극을 받길 바란다. 자연계의 사실들에 대한 열린 질문과 탐구, 그것이 과학의 목표가 아닐까? 물이 곧 생명체라는 생각은 의미가 있을까? 엔셀라두스와 이오에 대한 관찰은 수십억 년의 장구한 시간과 부합될 수 있을까? 과학은 증거가 이끄는 대로 따라가야 하지 않을까? 이제 우리와 함께 합리적인 생각을 해보자.


*관련기사 : ‘토성의 물탱크’ 얼음위성에서 1만km 물기둥이 솟구친다 (2023. 5. 31. 한겨레)

https://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/1093989.html

‘토성의 달’ 엔셀라두스, 높이 1만㎞ 물기둥 내뿜는다 (2023. 6. 2. ZDNet Korea)

https://zdnet.co.kr/view/?no=20230602093100

제임스 웹, 토성의 달 엔셀라두스에서 수증기 기둥을 관측하다(2023. 5. 31. Science Times)

https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%A0%9C%EC%9E%84%EC%8A%A4-%EC%9B%B9-%ED%86%A0%EC%84%B1%EC%9D%98-%EB%8B%AC-%EC%97%94%EC%85%80%EB%9D%BC%EB%91%90%EC%8A%A4%EC%97%90%EC%84%9C-%EC%88%98%EC%A6%9D%EA%B8%B0-%EA%B8%B0%EB%91%A5%EC%9D%84/

화산에 물·대기까지...지구 빼닮은 행성 발견 (2023. 5. 18. Sputnik)

https://sputnik.kr/news/view/6714

화산이 뒤덮은 지구 크기 외계행성 발견 (2023. 5. 18. ZDNet Korea)

https://zdnet.co.kr/view/?no=20230518131938


*참조 : 엔셀라두스에서 발견된 101개의 간헐천들 : 증가하고 있는 젊은 태양계의 증거들

https://creation.kr/YoungEarth/?idx=13725846&bmode=view

엔켈라두스의 간헐천들은 넓게 커튼처럼 분출되고 있었다

https://creation.kr/YoungEarth/?idx=13725930&bmode=view

카메라에 잡힌 엔셀라두스의 분출 : 토성의 작은 얼음 위성이 수십억 년 동안 분출 활동을?

https://creation.kr/SolarSystem/?idx=1294177&bmode=view

엔셀라두스가 젊다는 추가적 증거들 : 물 뿐만 아니라, 실리카와 메탄도 같이 분출되고 있었다.

https://creation.kr/YoungEarth/?idx=13828407&bmode=view

맹렬하게 화산을 분출하고 있는 목성의 위성 이오는 수십억 년의 태양계 나이를 거부한다.

https://creation.kr/SolarSystem/?idx=1294304&bmode=view

뜨거운 용암을 분출하고 있는 이오(Io) : 수십억 년의 연대를 거부하는 한 작은 목성의 위성

https://creation.kr/YoungEarth/?idx=13724618&bmode=view

이오의 화산들은 오래된 연대에 문제를 제기한다.

https://creation.kr/SolarSystem/?idx=1294147&bmode=view

태양계 천체들의 새로운 유행 - 바다의 존재 : 유로파에서 관측된 200km의 물기둥이 의미하는 것은?

https://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289524&bmode=view

목성의 위성 유로파도 물 기둥을 분출하고 있었다. : 젊은 태양계를 가리키는 또 하나의 증거

https://creation.kr/YoungEarth/?idx=13724930&bmode=view

엔셀라두스와 유로파 간헐천들의 열원 문제는 아직도 해결되지 않고 있다.

https://creation.kr/YoungEarth/?idx=13725727&bmode=view


출처 : CEH, 2023. 6. 1.

주소 : https://crev.info/2023/06/saturn-moon-pops-its-cork/

번역 : 양승원



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