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“토성 고리 내부 소형위성, 고리와 다른 위성 먹고 자란다”

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“토성 고리 내부 소형위성, 고리와 다른 위성 먹고 자란다”

2019.03.29 18:30
토성의 고리와 공전궤도가 겹치거나 가까운 내부 초소형 위성의 형태와 구성, 특징이 새롭게 밝혀졌다. A부터 차례로 아틀라스, 다프니스, 판, 판도라의 형태와 성분을 표시했다. 녹색 부분이 적도를 따라 허리띠처럼 형성중인 언덕으로, 고리 또는 바깥의 중형위성 엔켈라두스의 분출물로 이뤄진 것으로 나타났다. 사진제공 사이언스
토성의 고리와 공전궤도가 겹치거나 가까운 내부 초소형 위성의 형태와 구성, 특징이 새롭게 밝혀졌다. A부터 차례로 아틀라스, 다프니스, 판, 판도라의 형태와 성분을 표시했다. 녹색 부분이 적도를 따라 허리띠처럼 형성중인 언덕으로, 고리 또는 바깥의 중형위성 엔켈라두스의 분출물로 이뤄진 것으로 나타났다. 사진제공 사이언스

토성은 현재까지 알려진 위성의 수만 62개다. 그 가운데 토성의 고리와 공전 궤도가 겹치거나 바로 근접한 소형 위성 5개에 대한 새 관측 결과가 나왔다. 이들은 모두 비슷한 돌조각이 부서진 듯한 불규칙한 형태를 하고 있으며, 마치 허리에 허리띠를 두른 듯 적도 부근에 얼음과 먼지로 된 두툼한 구조가 형성돼 비행접시와 모양이라는 사실이 밝혀졌다. ‘군살’을 만든 재료는 다름 아닌 토성의 고리와 이웃한 중형 위성 ‘엔켈라두스’가 내뿜은 얼음 화산에서 온 것으로 드러났다.


보니 버애티 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소 행성과학부문 연구책임자팀은 2017년 임무를 종료한 NASA의 토성 관측 탐사선 ‘카시니’ 호가 2016년 12월부터 2017년 4월 사이에 토성에 가까이 접근하면서 측정한 데이터를 바탕으로 토성 고리 궤도의 소형 위성을 연구해 그 결과를 ‘사이언스’ 28일자에 발표했다. 연구팀은 자외선과 적외선 관측과 함께 위성의 형태와 구조, 구성 입자의 조성과 표면 환경 등에 대한 자료를 얻은 뒤 이를 바탕으로 위성이 형성된 과정을 추적했다. 


연구 결과 이들 위성은 공통적으로 반지름이 7~116km로 작고 불규칙한 형태를 한 암석형 위성이라는 사실이 밝혀졌다. 표면을 관측해 보니 크고 작은 구멍처럼 생긴 지형이 많았다. 연구팀은 “큰 암석형 천체가 부서지고 합쳐지는 과정에서 이런 지형이 탄생한다”며 “토성의 소형 위성들도 마찬가지 과정을 거쳐 탄생했을 것”으로 추정했다. 


연구팀은 이들 위성에 공통적으로 적도를 따라 길고 두툼하게 얼음과 먼지가 뒤섞여 만들어진 높은 언덕이 형성돼 있다는 사실도 발견했다. 이 때문에 위성은 이 굵은 허리띠를 두른 듯한 모습 또는 비행접시와 비슷한 형태를 하고 있었다. 그런데 특이하게도 위치에 따라 색이 달라다. 토성에서 가장 가까운 궤도를 도는 두 위성인 ‘다프니스’와 ‘판’은 붉은 빛을 띠었다. 반면 그보다 바깥에 있는 세 개의 위성인 ‘아틀라스’와 ‘프로메테우스’, ‘판도라’는 밝고 푸른 빛을 띠고 있었다. 

 

이번에 연구한 소형 위성들은 선명한 토성 고리인 A고리와 F 고리 안에 있거나 바로 근처에 있다. 사진제공 NASA
이번에 연구한 소형 위성들은 선명한 토성 고리인 A고리와 F 고리 안에 있거나 바로 근처에 있다. 사진제공 NASA

연구팀은 이런 색상 차이가 ‘허리띠’ 부분의 구성성분 차이 때문이라고 추정했다. 가장 안쪽의 두 위성은 철과 유기물이 섞인 물질도 덮여 있으며, 이 물질은 토성의 고리로 추정됐다. 반면 푸른 빛을 띠는 나머지 세 위성은 유기물을 일부 포함한 얼음으로, 이들은 바로 바깥쪽에 위치한 중형 위성인 ‘엔켈라두스’가 분출하는 얼음 입자가 고향으로 제시됐다. 


버애티 박사는 “토성과 마찬가지로 거대 가스행성이면서 고리를 갖고 있는 해왕성이나 천왕성도 비슷한 위성을 갖고 있을 가능성이 있다”고 말했다.

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