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연대문제

왜소행성 세레스는 젊다!

왜소행성 세레스는 젊다! 

(Ceres Is Young)


      돈 미션(Dawn Mission)의 과학자들은 왜소행성 세레스(Ceres)에서 물의 순환과 빠른 지질학적 변화의 증거들을 관측하고 놀라고 있었다.

행성과학자들은 수십억 년이라는 연대에 익숙하기 때문에, 돈 우주선(Dawn spacecraft)이 소행성 세레스에 관해 밝혀낸 사실들은 그들에게 충격이었을 것이다. Jet Propulsion Laboratory의 보도 자료에 따르면, ”NASA의 돈 우주선은 세레스의 표면에서 최근 변화를 밝혀냈다”는 것이다. 이전에 우주선은 바다에서 생성되었을 것임에 틀림없는 탄산염(carbonates)을 탐지해냈었다. 이제, 과학자들은 돈 미션의 관찰 기간 내에서 일어난 변화를 목격하고 있는 중이다.

얼음물(water ice)은 줄링 크레이터(Juling Crater)의 내부처럼 그림자 속에 숨겨져 있지 않다면, 오랜 기간 동안 세레스의 표면에서 안정적이지 않다. 마찬가지로, 수화된 탄산염(hydrated carbonate)도 몇 백만 년 후에는 탈수되어버렸을 것이다.

”이것은 수화된 탄산염이 풍부한 지역이 최근의 지표면 활동으로 인해서 노출된 것임을 의미한다”고 카로조(Carrozzo)는 말했다.

충돌, 산사태, 얼음화산분출 등을 통해 노출된, 매우 다양한 얼음 및 탄산염의 물질들은 세레스의 지각 조성이 균일하지 않음을 시사한다. 이러한 이질성은 세레스의 (지각을 형성했던) 원래의 바다가 얼어붙는 동안 발생되었던지, 이후에 커다란 충돌이나 얼음화산의 관입의 결과로 발생했다.

천체물리학 연구소의 소장인 크리스티나 상티스(Cristina De Sanctis)는 ”짧은 시간 동안 수산화나트륨 탄산염의 존재뿐만 아니라, 많은 량의 얼음물의 변화는 세레스가 지질학적으로나 화학적으로 활발한 천체라는 것을 증거하고 있다”고 말했다.

이 발견은 두 논문에 의해서 발표되었다. Science Advances(2018. 3. 14) 지의 한 논문은 ”중위도 크레이터에서 얼음물의 탐지와, 단지 6개월 만에 얼음물이 눈에 보이는 변화의 발생은 예상치 못한 관측이다”라고 말한다. ”세레스의 표면에서 보고된 변동은 이 천체가 화학적으로나 물리적으로 현재에도 활동적임을 나타낸다.”

천체의 크기가 작을수록, 더 빨리 냉각되기 때문에, 45억 년 후에는 모든 활동은 정지되어야만 한다. 세레스는 명왕성보다 훨씬 적다. (뉴 호라이즌 우주선은 2015년에 명왕성에 날아갔을 때, 예기치 않은 활동성을 보여주었다. see review 19 March 2016). 또한 토성의 위성 디오네(Dione) 보다도 작다. 돈 우주선의 또 다른 목적지인 소행성 베스타(Vesta)도 물과 함께 젊은 증거들을 보여주었다.(28 Oct 2011,  9 Feb 2015). 논문의 마지막 부분에서, 과학자들은 세레스의 활동성을 유지할 수 있도록 해주는 에너지원에 대해 연구하고 있었다.

짧은 시간 동안에 일어난 표층수 얼음의 변화를 관측한 것은, 세레스의 진화에 대한 새로운 시나리오를 제공한다. 그것은 세레스가 지질학적으로 활발한 천체임을 가리키며, 소행성대의 현재 위치를 고려할 때, 차가운 태양계 천체들과 관련되어 세레스가 매우 독특하다는 것을 강화시켜주고 있다.

Science Advances(2018. 3. 14) 지에 게재된 다른 논문에서 카로조 등은, 세레스에서 탄산염의 존재를 이해하려고 시도하고 있었다 :

일부 분출 구조와 탄산나트륨과의 상관관계는, 적어도 일부 탄산나트륨은 세레스의 여러 깊이에서 지표면 아래로 상승하는 유체에 의해서, 지표면으로 또는 근처로 운반되었다는 것을 암시한다. 그러나 탄산나트륨과 젊은 크레이터와의 관련성은 충돌 열에 의해서 만들어진 물질과도 관련될 수 있다. 이 데이터만으로 가능한 메커니즘들을 완전히 구별하기에 충분하지 않으며, 탄산나트륨의 유형과 관측된 분포는 서로 다른 과정이 조합된 결과일 수도 있다.

어떤 경우라도, 지표면에서 탄산염이 검출된 것은 ”세레스의 화학 진화에 있어서 주요한 제약이 되고 있다”고 저자는 말한다.

암모늄 염(NH4 salts)은 지질학적 시간 동안 불안정했을 것으로 추측된다. 탄산나트륨 수화물(hydrated sodium carbonates)은 공기가 없는 표면에서는 불안정하며, 수백만 년에 걸친 진공 및 광선 노출 시에 탈수된다. 표면의 불안정화는 탈수 및 탈탄산 과정을 포함한다. 예를 들어, Na2CO3·H2O는 Na2CO3 + H2O가 된다. 탄산나트륨 수화물의 검출은 지표면 환경에서 그들의 부분적인 분해(주로 탈수)를 가져와, 탄산나트륨의 수성 기원(aqueous origin)을 지지한다. 이것은 탄산염 수화물이 풍부한 곳들은 최근에(수백만 년 이내) 형성 및 노출되었다는 것을 의미하고, 탄산나트륨 수화물의 탈수가 여전히 진행되고 있음을 의미한다. 이것은 크레이터들이 수천만 년 이내인 최근에 형성되었음을 예측하는 계산 및 모델링과 일치한다.

탄산나트륨의 다른 화학적 형태들, 그들의 신선한 모습, 형태학적 설정, 세레스의 고르지 않은 분포 등은, 탄산염의 형성, 노출, 탈수, 파괴 과정이 지질학적 시간으로 최근에 반복적이고 지속적으로 일어났음을 가리킨다. 이것은 세레스가 유동성 물을 포함하여 지금도 진화를 계속하고 있는 천체임을 의미한다.



점점 증가하고 있는, 젊고 활동적인 천체 목록에 소행성 세레스도 가입되었다. 행성과학자들은 수십억 년이라는 태양계의 나이 동안 아직도 활발한 모습을 가지고 있는, 또 다른 천체들을 계속 발견하게 될 것이다. 소행성 세레스는 수십억 년이라는 나이를 거부하는 또 하나의 천체가 되고 있는 것이다.

돈 미션 10주년에 촬영된 세레스의 사진. 가운데 밝은 지역은 탄산나트륨(sodium carbonate)이 축적되어 있는 오카토르 크레이터(Occator Crater) 이다. (NASA / JPL)

 

*관련기사 : 세레스의 '밝은 지점'…3000만 년 더 젊어 (2018. 3. 10. 아시아경제)
http://view.asiae.co.kr/news/view.htm?idxno=2017030907061708158


번역 - 미디어위원회

링크 - https://crev.info/2018/03/ceres-is-young/ ,

출처 - CEH, 2018. 3. 16.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=6804

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