"명왕성에 칼날 모양 메탄 얼음 첨탑" [우주로 간다]

NASA JPL 연구진, 지구 물리학연구저널-행성편에 관련 논문 발표

명왕성에 있는 칼날 모양의 메탄 얼음 지형이 과거 생각했던 것보다 훨씬 더 많이 분포한다는 연구 결과가 공개됐다고 라이브사이언스 등 외신들이 최근 보도했다. 해당 논문은 지구 물리학연구저널-행성편에 최근 실렸다.

해당 연구 결과에 따르면, 마천루 높이의 메탄 얼음 첨탑이 명왕성 적도 지역의 약 60% 가량을 덮고 있을 것으로 추정됐다. 이는 과학자들이 이전에 추정했던 것보다 훨씬 넓은 규모다.

명왕성의 적도는 ‘블레이드 지형’이라고 불리는 능선 모양의 얼음 첨탑으로 덮여 있다는 연구 결과가 나왔다. (사진= JPL/NASA/존스 홉킨스 대학교 응용물리학 연구소/사우스웨스트 연구소)

해당 연구는 과거 미국 항공우주국(NASA) 뉴호라이즌스호가 수집한 데이터를 바탕으로 NASA 제트추진연구소(JPL)가 조사한 결과다.

뉴호라이즌호는 지금으로부터 10년 전 2015년 7월 14일 명왕성의 첫 번째 근접 촬영 이미지를 촬영했다. 해당 근접비행 중 뉴호라이즌호는 에펠탑 높이는 약 300m 높이의 메탄 얼음 첨탑을 발견했다. 이 첨탑들은 최대 7km 간격으로 평행하게 줄지어 있어 천문학자들은 이 지형을 '블레이드 지형(bladed terrain)'이라고 불렀다.

아르헨티나 중부 안데스 산맥에서 관측된 페니텐트 지형 (사진=위키피디아)

이 얼음 첨탑은 명왕성의 적도에 있는 고지대 타르타로스 도르사 지역에서 발견됐다. 이 지형들은 지구에서 형성되는 칼날 같은 얼음 기둥 ‘페니텐트(penitentes)’보다 더 크지만 간격이 더 넓게 형성됐다. 페니텐트는 안데스 산맥과 같은 고지대에서 형성되며 최대 3m에 달하는 얼음 구조물로 이와 유사한 구조물은 목성의 달 유로파에서도 발견됐고 화성에도 존재할 가능성이 있다.

뉴호라이즌스호는 과거 근접 통과 중 명왕성의 한 쪽에서만 이 지형을 촬영할 수 있었다. 하지만, 적외선 주파수로 수집된 추가 데이터 분석을 통해 명왕성 적도 지역 대부분에도 이 지형이 분포되어 있다는 것을 밝혀냈다.

뉴호라이즌스는 과거 탐사선을 마주 보는 명왕성의 한쪽에서만 사진을 촬영할 수 있었다. (사진= JPL/NASA/존스 홉킨스 대학교 응용물리학 연구소/사우스웨스트 연구소)

연구진은 사진 속 간접적인 단서를 사용해 이를 확인했다. NASA 제트추진연구소(JPL) 박사후 연구원이자 해당 연구의 제1저자인 이샨 미슈라는 동일한 조명 조건에서 거친 표면이 매끄러운 표면보다 어둡게 보인다며, 이는 불규칙성이 그림자를 생성하기 때문이라고 밝혔다. 즉, 얼음으로 뒤덮인 거친 표면은 얼음 첨탑을 직접 식별할 수 없더라도 어두워지는 경향을 보인다는 설명이다.

연구진은 다양한 각도로 빛이 반사된 명왕성 사진을 분석했다. 이 빛 반사율 데이터를 이용해  명왕성 표면의 밝기가 보는 각도에 따라 어떻게 달라지는지 연구하고, 이후 수학적 모델을 사용해 표면의 밝기가 거칠기에 따라 어떻게 달라지는지 계산했다.

분석 결과 명왕성 얼음 첨탑의 블레이드 지형이 행성 원주의 약 60%에 걸쳐 분포하며, 이는 미국 본토 너비의 5배에 해당한다고 연구진은 밝혔다. 또, 이 띠는 명왕성 적도에서 남북으로 30도 사이까지 뻗어 있는데, 이곳의 기후 조건이 이런 지형 형성에 딱 맞는 것으로 보인다고 미슈라는 설명했다. "블레이드 지형의 형성은 메탄 응축과 승화의 장기적인 순환에 따라 달라지며, 이는 명왕성의 계절과 궤도 변동에 의해 좌우된다"고 말했다.