[사이언스샷] 얼음행성 명왕성도 처음엔 뜨거웠다 - 뉴스플러스

입력 2020.06.23 07:59

지각 균열은 45억년 전 생성 당시 액체 바다 존재 증거

명왕성 표면에 보이는 산마루와 골짜기 구조(파란색 화살표). 생성 초기 액체 상태였던 바다가 나중에 얼고 부피가 팽창하면서 지각에 균열을 가져온 것으로 설명됐다./UC산타크루즈

태양계 맨 끝에 있는 얼음 행성 명왕성(冥王星)도 처음에는 뜨겁게 출발했던 것으로 밝혀졌다.

미국 UC산타크루즈의 프란시스 니모 교수 연구진은 22일(현지 시각) 국제 학술지 ‘네이처 지구과학’에 “명왕성이 탄생 초기에는 온도가 높아 액체 상태의 물이 있고 생명체가 탄생할 조건을 갖췄다”고 밝혔다.

태양계의 끝자락에 있는 명왕성은 태양으로부터 59㎞ 떨어진 얼음 천체로 알려졌다. 얼음층 아래에는 암석이 존재한다고 추정된다. 이제는 행성이 아니다. 2006년 국제천문연맹으로부터 행성 지위를 박탈당하고 아래 단계인 왜행성(矮行星)으로 강등됐다. 모양이 길쭉한 데다 행성처럼 태양을 돌면서도, 다른 행성 등의 영향을 받아 궤도가 불안정하기 때문이다. 명왕성은 가장 큰 위성인 카론과 서로 주위를 돈다.

◇바다가 나중에 얼면서 지각 균열 가져와

UC산타크루즈 연구진은 무인(無人) 탐사선 뉴허라이즌스가 촬영한 명왕성 표면 사진을 근거로 탄생 초기인 45억년 전에는 얼음층 아래에 거대한 바다가 있었다고 주장했다.

연구진은 명왕성 표면 사진에서 깊이가 1.6㎞ 이상이 되는 산마루와 골짜기 형태를 발견했다. 이는 지각 아래에서 뭔가 팽창하면서 균열이 생긴 것이라고 설명했다.

연구진의 설명은 이렇다. 명왕성 생성 초기에 소행성들이 잇따라 충돌하면서 엄청난 열을 전달했고, 이것이 얼음층 아래에 액체 상태의 물로 이뤄진 바다를 형성했다. 이후 온도가 내려가면서 바닷물이 얼고 부피가 팽창하면서 지각에 균열이 생겼다는 것이다. 겨울에 물이 담긴 장독대가 깨지는 것과 같은 원리다. 물이 얼면 부피가 증가한다.

지금까지 과학자들은 명왕성은 처음에 얼음과 암석이 뭉친 형태로 출발했다고 생각했다. 그러다가 암석 내부의 방사성 물질이 붕괴하면서 나오는 열로 얼음층 아래가 녹으면서 바다가 생겼다는 것이다. 이번 연구는 처음부터 명왕성이 얼음 아래에 거대한 바다를 갖고 있었으며, 이는 초기 생명체가 탄생할 조건을 갖춘 상태임을 밝힌 것이다.

연구진은 주변 카이퍼벨트에 있는 다른 왜행성들도 마찬가지로 초기에는 온도가 높고 생명체를 가질 수 있었다고 밝혔다. 지구로부터 65억㎞ 떨어진 카이퍼 벨트는 45억년 전 태양계가 만들어질 당시에 행성만큼 커지지 못한 작은 천체와 얼음 알갱이 같은 잔재들이 모여 있는 곳이다. 태양계가 만들어질 당시의 상황을 간직한 타임캡슐인 셈이다. 뉴허라이즌스 탐사선은 카이퍼 벨트도 탐사했다.

명왕성의 구조. 표면은 얼음층이고 그 아래 액체 암모니아, 물, 암석이 차례로 있다고 추정된다./NASA

◇지금도 액체 상태 바다 있다고 추정돼

제1저자인 카르버 비어슨 연구원은 “태양에서 가장 멀리 떨어진 추운 환경이었지만. 명왕성은 빠르고 뜨겁게 액체 상태를 바다와 같이 형성됐다”며 “만약 명왕성이 처음에 온도가 낮은 상태였다가 점차 얼음이 얼었다면 수축이 일어나면서 표면에 압축 흔적을 볼 수 있어야 한다”고 밝혔다.

명왕성의 심장은 금방 식었다. 온도가 높았던 시기는 3만년밖에 지속하지 못했다고 연구진은 밝혔다. 지구가 탄생하기 전에 이미 얼음 행성이 된 것이다. 명왕성은 45억년 전 탄생했고, 지구는 38억년 전에 생겼다.

명왕성 표면에 보이는 하트 모양 '스푸트니크 평원'. 늘 위성의 반대편을 향한다는 점에서 지표면 아래 얼지 않는 슬러시 상태의 바다가 있다고 추정됐다./NASA

하지만 과학자들은 지금도 명왕성에 생명체가 살 수 있는 액체 상태 바다가 있다고 추정한다. 지난 2016년 11월 미국항공우주국(NASA)은 탐사선 뉴허라이즌스가 전송한 자료를 토대로 태양계 외곽의 명왕성에 슬러시나 진창 같은 바다가 존재할 수 있다고 발표했다.

NASA가 바다가 있다고 지목한 곳은 명왕성 사진에서 하트 모양이 선명한 ‘스푸트니크 평원’의 지하이다. 명왕성의 심장 아래에 바다가 흐르고 있었던 것이다.

명왕성은 가장 큰 위성인 카론과 서로 주위를 돈다. NASA 과학자들은 스푸트니크 평원이 늘 카론의 정반대 위치에 있다는 데 주목했다. 스푸트니크 평원 쪽에 뭔가 무게가 더 나가는 게 있어야 항상 맨 바깥쪽을 향할 수 있다. 과학자들은 지하의 슬러시 바다가 바로 추가된 무게라고 봤다. 명왕성 지하에는 물을 얼지 않게 하는 암모니아도 들어 있을 것으로 추정된다.

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2020-06-22 22:59:00Z
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