목성의 달 ‘이오’에 용암 바다 없다 [우주로 간다]

과학자들의 예상과 달리 목성의 화산 위성 ‘이오’의 표면 아래에 용암 바다가 없을 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 포브스, BGR 등 외신들이 17일(현지시간) 보도했다.

태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 것으로 알려진 이오는 수백 개의 화산으로 뒤덮여 있으며, 그 중 일부는 폭발을 일으켜 망원경이 그 모습을 포착하기도 했다.

2023년 12월 30일 주노가 촬영한 목성의 화산 위성 이오의 모습 (출처=NASA/SWRI)

미국 항공우주국(NASA) 연구진은 2016년부터 목성을 탐사 중인 주노가 수집한 자료를 조사해 이오 지하에 용암 바다가 없을 가능성이 높다는 사실을 알아냈다. 이번 연구결과는 국제학술지 네이처에 실렸다.

2023년 12월, 2024년 2월 주노 탐사선은 이오의 지표면과 약 1천500km 떨어진 곳까지 근접비행하며 200만 화소 주노캠으로 이오의 사진을 촬영했다. 연구진은 근접비행 도중 촬영된 사진 등 관측 자료를 통해 이오의 마그마가 부분적으로 분포되어 있는지, 아니면 전역에 분포되어 있는지를 확인했다.

목성의 달 '이오'에서 유리처럼 매끄러운 용암 호수가 발견되기도 했다. (사진=NASA JPL 유튜브)

연구진은 목성에 의한 이오의 ‘조석가열’(tidal heating)을 계산해 이오의 화산 활동이 마그마 바다에서 유래되었을 가능성이 낮다고 밝혔다. 조석가열은 자전 및 공전 에너지가 행성이나 위성에 열로서 방출되는 현상을 말한다.

이오는 조석가열 현상을 이해하기에 알맞은 천체로 알려져 있다. 목성과 이오를 포함한 목성 주위를 도는 세 개의 큰 위성들은 끊임없이 목성과 중력 줄다리기를 하고 있기 때문이다. 또, 이 위성들은 타원형 궤도로 목성을 돌고 있어 중력이 끊임없이 바뀐다. 이오는 약 42일마다 1번씩 목성을 공전하며 계속 늘어나고 찌그러지면서 조석 가열이 일어나 지표면 아래에 마그마가 생성되는 것으로 알려져 있다.

하지만, 연구진은 조석 가열 에너지 양이 이오 내부를 모두 녹이기에 충분치 않아 지하에 마그마 바다가 존재하지 않는다며, 이오가 지각과 핵 사이의 층에 대부분 단단한 맨틀을 가지고 있을 것이라고 설명했다.