태양계 끝 명왕성 표면 얼음층 밑에 얼지 않은 바다 존재 - 매일경제

중앙의 흰색 부분이 약 69만㎢에 달하는 미국 텍사스 크기의 스푸트니크 평원 [NASA/존스홉킨스대학 응용물리연구소/사우스웨스트연구소/A.파커 제공]

태양계 외곽의 왜행성인 명왕성의 얇은 얼음층 아래에 가스 절연층이 있어 얼지 않은 바다가 존재한다는 연구 결과가 나왔다. 이는 우주에 지금까지 생각해왔던 것보다 더 많은 바다가 존재하며 생명체가 있을 가능성도 그만큼 크다는 의미를 갖고 있다.

일본 홋카이도(北海道) 대학에 따르면 이 대학 지구혹성과학 부문 가마타 ?이치(鎌田俊一) 부교수가 이끄는 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 가스 하이드레이트 절연층이 표면층 아래 바다를 얼지 않게 해주는 점을 확인한 연구 결과를 과학저널 '네이처 지구과학(Nature Geoscience) 최신호에 실었다.

명왕성은 한때 태양계 가장 바깥에 있는 제9행성 대접을 받다가 왜행성으로 강등됐다.

태양 빛이 제대로 닿지 않아 표면은 영하 230도에 달한다. 미국항공우주국(NASA)의 심우주 탐사선 '뉴허라이즌스'가 지난 2015년 7월 명왕성 옆을 근접 비행하면서 찍은 이미지를 통해 적도 인근에서 흰색의 타원형 분지인 '스푸트니크 평원'을 비롯해 예상 밖의 지형이 확인됐다.

[NASA/존스홉킨스대학 응용물리연구소/사우스웨스트연구소 제공]

과학자들은 스푸트니크 평원의 위치나 지형으로 볼 때 표면을 얇게 덮은 얼음층 밑에 바다가 존재할 것으로 분석했다. 그러나 명왕성의 나이를 고려할 때 표면층 아래 바다는 오래전에 얼어붙었어야 한다는 점에서 이는 모순이었다.

가마타 박사가 이끄는 연구팀은 이에 따라 표면 얼음층의 아래쪽을 언 상태로 유지하면서 바다를 얼지 않게 해준 것이 무엇인지를 분석하는 연구에 착수했다.

연구팀은 표면 얼음층과 바다 사이에 가스 하이드레이트 절연층이 존재할 때와 그렇지 않을 때로 나눠 태양계가 형성된 약 46억년 전부터 컴퓨터 시뮬레이션을 진행했다.

가스 하이드레이트는 가스가 얼음 분자우리(molecular cage)에 갇혀 형성된 크리스털 얼음 같은 고체 형태로 점도는 높고 열 전도성은 낮아 절연체로 작용할 수 있다.

연구팀은 시뮬레이션을 통해 명왕성 내부구조와 열의 변화, 표면층 아래 바다가 얼고 얼음층의 두께가 같아지는데 필요한 시간 등을 파악했다.

그 결과, 가스 하이드레이트 절연층이 없을 때 표면층 아래 바다는 수억 년 전에 완전히 얼어붙었지만, 절연층이 있을 때는 거의 얼지 않는 것으로 나타났다. 얼음층의 두께가 같아지는데도 가스 하이드레이트 절연층이 없을 때는 수백만년이 걸렸지만 있을 때는 10억년 이상 소요됐다.

가장 윗 부분부터 질소로 된 얼음, 물로 된 얼음, 가스 하이드레이트층, 바다, 바위 핵 등. [네이처 지구과학, 가마타 ?이치 등 제공]

이런 시뮬레이션 결과는 스푸트니크 평원의 얼음층 아래에 오랫동안 유지돼온 액체 상태의 바다가 존재할 가능성을 뒷받침하는 것으로 지적됐다.

연구팀은 가스 하이드레이트 절연층에 갇혀있는 가스가 명왕성의 핵에서 나온 메탄일 가능성이 큰 것으로 분석하고 있다. 이는 질소는 많고 메탄은 적은 명왕성의 비정상적인 대기 구성과도 일치한다.

연구팀은 명왕성과 비슷한 가스 하이드레이트 절연층이 별에서 멀리 떨어져 빛을 많이 받지 못하는 항성이나 위성의 표면 얼음층 아래에 바다를 유지하고 있을 수 있다는 결론을 내렸다.

가마타 박사는 성명을 통해 "이는 우주에 지금까지 생각해왔던 것보다 더 많은 바다가 존재한다는 의미로 외계 생명체의 존재 가능성을 높여주는 것"이라고 했다.

[연합뉴스]

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2019-05-21 07:04:02Z
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