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행성과학자들 타이탄 극소용돌이 온도 미스테리 풀었다

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2017년 11월 22일 21:00 프린트하기

 '타이탄'은 토성에서 가장 큰 위성이자 태양계에서 두 번째로 큰 위성으로, 메탄과 유기화합물로 된 두터운 대기가 지표를 가득 덮고 있다. 타이탄에는 지구로 치면 남북극에 해당하는 지역 상공에 '극소용돌이'라고 불리는 기체의 소용돌이가 있는데, 특이하게 2012~2015년 사이에 급격히 온도가 낮아졌다가 2016년 회복한 적이 있었다. 많은 행성과학자들이 그 원인을 풀고자 노력해 왔는데, 최근 이유가 밝혀졌다.

 

니콜라스 틴바이 영국 브리스톨대 지구과학과 교수팀은 타이탄의 극소용돌이 온도가 약 4년간 낮아진 이유가 대기를 구성하는 메탄이 많아졌기 때문이라는 분석 결과를 지난 21일 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다. 

 

2012년 촬영한 타이탄의 남극소용돌이 - NASA 제공
2012년 촬영한 타이탄의 남극소용돌이 - NASA 제공  

지구나 금성 같은 일반 행성에서는 이산화탄소 때문에 극소용돌이가 생기는 것과 달리, 타이탄에서는 메탄 가스가 극소용돌이를 만든다. 그런데 메탄은 대기 중에 불균등하게 분포하려는 특징이 있어  수평 및 수직으로 움직이는 기류의 속도를 높인다. 연구팀은 이것이 타이탄의 대기 온도는 물론 극소용돌이 온도를 지구보다 훨씬 낮게 만든다는 가설을 세우고 이를 검증했다.

 

연구팀은 카시니호 복합적외선분광계(Cassini 's Composite Infrared Spectrometer 이하 CIRS)를 통해 얻은 자료를 바탕으로 극소용돌이 지점의 기체 성분분석을 했다.

 

그 결과 2012년 초기 극소용돌이의 온도가 갑자기 낮아졌을 때 시아노아세틸렌(HC3N), 시클로프로펜(C3H4) 부타딘(C4H2) 등의 메탄류 기체가 시안화수소(HCN)나 아세틸렌(C2H2) 등 보다 많아진 것을 확인했다. 즉 메탄 가스의 비율이 변했다. 연구팀은 이를 통해 메탄류 기체의 비율 변화가 극소용돌이 온도를 낮춘다는 가설을 증명했다.

 

린바이 교수는 “2012년 초 (특정 성분의 메탄) 기체량이 충분히 축적되면서 비율의 임계점이 돼 극소용돌이 온도가 확 낮아진 것”이라고 말했다.

 

그는 이어 “13년간 토성주위를 돌며 관측임무를 수행한 카시니호도 공전주기가 29.5년인 타이탄의 계절적 변화를 완전히 확인하지 못했다”며 “메탄류 기체의 조성이 바뀐 이유까지 제대로 밝히려면 새로운 탐사선을 보내는 등의 방법으로 더 많은 자료를 쌓아야 한다”고 덧붙였다.  

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