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천문학

토성 고리의 위성들은 고리의 먼지를 끌어당기고 있었다 : 장구한 연대와 모순되는 토성의 고리와 위성들.

관리자
2019-04-23

토성 고리의 위성들은 고리의 먼지를 끌어당기고 있었다

 : 장구한 연대와 모순되는 토성의 고리와 위성들.
(Saturn’s Ring Moons Collect Ring Dust)

David F. Coppedge


   이 작은 토성의 위성들은 고리의 먼지를 얼마나 오랫동안 수집했을까?

과학자들은 토성에서 13년간 임무를 수행한 카시니(Cassini) 우주선에 의해 수집된 635 GB 이상의 데이터를 열심히 분석하고 있다. 최근 그들은 토성의 가장 안쪽에 있거나, 고리 사이의 간격에서 공전하고 있는, ”고리 위성(ring moons)”들에 대한 상세한 이미지를 분석했다. 그 클로즈업 된 사진들은 마지막 임무였던 ”그랜드 피날레(Grand Finale)” 동안에 촬영된 것으로서, 위성들의 매우 상세한 모습을 제공하고 있었다.


이상하게도, 이 위성들은 토성의 작은 모델처럼, 토성 자체와 비슷하다. 오랜 시간 동안 그들은 고리 입자들을 적도에 끌어들이므로, 토성과 같은 모양을 갖게 되었다. 이것이 토성 고리의 나이와, 위성들의 나이에 대해 암시하는 것은 무엇일까? 다음은 JPL(2019. 3. 28)이 보도하고 있는 내용이다 :

과학자들은 또한 위성 표면이 매우 다공성을 지니고 있음을 확인했으며, 서로 떨어져있는 커다란 천체의 잔재물일 수 있는 치밀한 코어 위에, 토성 고리의 물질들이 쌓여지면서, 여러 단계에 걸쳐 형성되었음을 확인했다. 또한 다공성은 그들의 모양을 설명하는데 도움이 된다. 그 위성들은 구형이 아니고, 적도 주변에 물질들이 부착되어, 뭉툭하고 라비올리(ravioli, 일종의 파스타 요리) 같은 모습이다.

”이 위성들은 고리에서 얼음과 먼지 입자들을 끌어 모아, 적도 부근에 작은 덮개(skirts, 치마)를 형성하고 있었다.” 브라티(Buratti)는 말했다. ”밀도가 높은 천체는 중력이 물질들을 안쪽으로 끌어당기기 때문에, 더 공(ball) 같은 형태를 갖는다.”

”아마도 이 과정은 토성의 고리 전체에 걸쳐 진행되고 있을 것이며, 가장 큰 고리의 입자들 또한 그들 주변의 고리 물질을 끌어들이고 있을 것이다. 이러한 작은 고리 위성들에 대한 상세한 이미지는 고리 입자들의 행동에 대해 더 많은 것을 알려줄 것이다”라고 JPL의 카시니 프로젝트(Cassini Project) 과학자인 린다 스필커(Linda Spilker)는 말했다.

토성에서 가장 가까운 위성인 다프니스(Daphnis)와 판(Pan)에 대한 연구에 의하면, 이들의 표면은 토성의 고리 물질(ring materials)에 의해 가장 많이 변경되었다. 토성에서 멀리 떨어진 위성인 아틀라스(Atlas), 프로메테우스(Prometheus), 판도라(Pandora)의 표면에서도 고리 물질들이 있지만, 엔셀라두스(Enceladus)에서 분사되는 물기둥(plumes)에서 나온 밝은 얼음 입자와 수증기로 코팅되어 있었다.


Phys.org(2019. 3. 28) 지의 기사는 Science(2019. 3. 28) 지의 사진들을 다시 편집해서, 축적된 고리 입자들로 인한 '덮개(치마)'를 가진, 이들 기괴한 위성들의 이미지를 편리하게 볼 수 있게 해주고 있었다. 고리 입자들의 수집은 가역적인 과정일 수 있다 : 고리의 입자 물질들은 수집되지만, 또한 안정된 상태에서는 침식된다. 그러나 엔셀라두스(Enceladus)에서 뿜어져 나온 물질은 한 방향의 과정임에 틀림없다. E-고리를 휩쓸어버린, 뿜어져나간 얼음 물질들이 이 작은 위성으로 다시 돌아가는 방법은 없다. Space.com은 고리의 색깔이 이 결론을 어떻게 지지하는지를 설명하고 있었다 :

과학자들은 이들 고리 위성의 출현이 고리에서 그들의 위치에 달려있다는 것을 발견했다. 판(Pan)은 이 위성들 중에서 가장 붉고 가장 가까웠고, 에피메테우스(Epimetheus)는 가장 푸르고 멀었다. 이것으로 위성의 모습은 두 요소에 달려 있다고 연구자들은 제안하고 있었다 : 철과 유기화합물의 혼합물로 이루어진 주 고리로부터 나온 붉은 물질에 의한 오염, 그리고 토성의 위성 엔셀라두스(Enceladus)에서 유래한, 뿜어져 나온 물기둥에서 쏟아져 나온 얼음 입자 또는 수증기의 샤워.


Icarus(2019. 3. 26) 지의 새로운 한 논문은, 지각 두께의 매개 변수를 임의로 조정한 모델에 기초하여, 위성 내부의 가열이 ”안정된 상태”로 유지될 수 있음을 보여주었다. 그러나 그 모델은 물기둥(plumes)에 의한 열 방출보다 더 큰 열 방출을 요구한다. 과학자들이 내부 유체를 유지할 수 있는 모델을 만들었다고 하더라도, 아이오와(Iowa) 주 정도의 작은 직경을 가진 위성(엔셀라두스)이, 태양으로부터 멀리 떨어진 극도로 추운 곳에서, 수십억 년 동안 물기둥을 분출할 수 있었는지를, 그래서 토성 고리에 있는 작은 위성들을 얼음 입자들로 코팅하고, 토성 주변에 하나의 고리(E-ring) 전체를 만들 수 있었는지를, 설명하는 것은 거대한 도전이 될 것이다.



카시니 과학자들은 데이터 수집 및 분석에 대한 탁월한 작업을 수행하고 있지만, 그들의 글에는 매우 이상한 점이 있다. 그들은 토성의 고리와 위성들을 포함하여, 토성계가 젊음에 틀림없다는 사실을 일부러 잊으려 하는 것처럼 보인다는 것이다.


URL : https://crev.info/2019/04/saturns-ring-moons-collect-ring-dust/

번역자 : 미디어위원회



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