수성 내핵은 고체형 금속? 비밀 풀렸다 - 매일경제

수성 탐사선 `메신저` 자료를 토대로 만든 수성 이미지 [NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington 제공]

수성 탐사선 중력·자전 측정자료 토대로 확인

태양에 가장 가까이 있는 행성인 수성이 지구와 비슷한 크기의 고체형 내핵을 가진 것으로 확인됐다.

19일 미국 지구물리학회(AGU)에 따르면 로마 사피엔자 대학 안토니오 제노바 조교수가 이끄는 연구팀은 수성 탐사선 메신저(MESSENGER)가 측정한 수성의 자전과 중력 자료를 토대로 핵 구조를 확인한 결과를 AGU 기관지인 `지구물리학 연구 회보(Geophysical Research Letters)`에 실었다.

미국항공우주국(NASA)의 두 번째 수성 탐사선인 메신저호는 2011년 3월부터 수성의 궤도를 돌며 관측 임무를 시작했으며, 2015년 4월 수성 표면에 떨어져 산화하기 직전까지 고도를 낮춰가며 임무를 수행했다.

수성은 지구처럼 금속질 핵을 갖고 있지만 행성의 85%가 핵으로 된 특이한 구조를 갖고있다.

이 중 외핵은 금속질 유체로 구성된 것으로 확인됐지만, 내핵이 고체로 돼 있는지는 추정만 할 뿐 확증은 없었다. 제노바 조교수 연구팀은 수성의 자전과 중력에 관한 메신저호의 관측 자료를 통해 이에 관한 단서를 찾아냈다.

모든 행성은 극(pole)을 중심으로 자전을 하는데 수성의 자전 주기는 지구보다 매우 느려 약 58일에 달한다. 이런 자전의 미세한 변화는 행성 내부를 엿볼 수 있는 단서를 제공하는데 지난 2007년 지구에서 관측한 수성 자전율의 변화는 핵이 유체로 돼 있다는 점을 보여줬다.

지구와 비슷한 것으로 확인된 수성의 내부 핵 구조 [Antonio Genova 제공]

그러나 수성의 자전율 변화만으로 핵의 구조를 확인하는 데는 한계가 있었으며, 내부 밀도에 영향을 받는 중력 측정치의 도움을 받았다.

메신저호는 수성 궤도를 돌면서 점차 고도를 낮췄으며, 중력의 영향으로 얼마나 가속되는지를 측정했다. 메신저호는 수성 표면에 추락하기 전 104㎞까지 고도를 낮춰 지구 관측으로는 얻을 수 없는 귀중한 자료를 확보했다.

연구팀은 메신저호 측정 자료를 첨단 컴퓨터 프로그램에 입력해 수성의 내부 구조를 확인한 결과, 수성의 내핵은 폭이 약 2천㎞로 전체 핵(약 4천㎞)의 절반을 차지하고 있으며 고체의 철로 돼 있는 것으로 나타났다.

약 2천400㎞에 달하는 지구의 내핵과 비슷한 규모다.

그러나 지구의 내핵은 전체 핵의 3분의 1을 약간 넘는 크기여서 비중에서는 차이가 있다.

논문 공동저자인 NASA 고다드 우주비행센터의 행성 과학자 에르완 마자리코 연구원은 성명을 통해 "측지학과 지구화학, 궤도역학, 중력 등 수성 내부 구조를 밝내기 위해 여러분야의 정보가 총동원됐다"고 설명했다.

연구팀은 지구에서 관측한 것만으로는 수성 내부 구조를 확인하는데 이용된 자전과 중력에 관한 자료를 확보하는 것이 불가능했을 것이라면서, 수성 내부 구조를 파악하기 위해 수성에 더 근접할 필요가 있었다는 점은 탐사선을 보내야 하는 이유를 충분히 설명하는 것이라고 강조했다.

연구팀은 또 메신저가 측정한 수성 관측 자료를 통해 새로운 발견이 이어지고 수성에 관한 이해를 넓혀갈 수 있을 것이라고 덧붙였다.

[연합뉴스]
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2019-04-19 06:39:35Z
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