제임스웹, 토성 대기서 ‘이상한 구슬’ 발견 [우주로 간다]

제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 토성 대기에서 이상한 어두운 구슬 모양 구조를 발견했다고 과학전문매체 라이브사이언스가 22일(현지시간) 보도했다.

이번에 포착된 구조는 과학자들이 지금까지 본 적 없는 독특한 형태로, 정체는 밝혀지지 않았다. JWST의 근적외선 분광기(NIRSpec)가 토성 북극의 육각형 폭풍 위 대기를 관측하던 중 발견됐다.

카시니 탐사선이 촬영한 토성의 육각형 구조 (출처=NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton)

연구진들은 대기층의 소용돌이 위에서 적외선 스펙트럼 대역의 방출을 관측할 수 있을 것으로 예상했으나, 뜻밖에 발견한 것은 어두운 구슬 모양이었다. 이들은 행성 전리층 내부의 전하를 띤 플라즈마 속에서 천천히 떠다니고 있었고, 그 아래 성층권에는 한쪽으로 치우친 별 모양의 구조도 함께 관측됐다.

이번 연구 결과는 지난 달 말 ‘지구 물리학 연구 회보(Geophysical Research Letters)’에 발표됐다. 톰 스탤라드 영국 노섬브리아 대학 천문학 교수는 "결과는 완전히 놀라웠다"라며, "이런 특징들은 전혀 예상치 못했고, 현재로서는 완전히 설명할 수 없다"고 밝혔다.

성층권에 있는 기울어진 별 모양 구조(왼쪽)와 전리층에 있는 어두운 구슬(오른쪽) (출처=NASA/ESA/CAS/ 톰 스탤라드)

토성의 육각형 구조는 1980년 미국 항공우주국(NASA) 보이저 호가 처음 발견했고, 이후 2004년~2017년 토성을 탐사한 카시니호가 정밀하게 관측했다. 육각형 구조는 지름 약 2만9천㎞의 육각형 탑 형태로 행성 위에서 회전하며, 약 10시간마다 한 바퀴를 돈다. 과학자들은 이 현상이 토성 극지방을 순환하는 제트 기류와 토성 대기의 특성이 결합해 형성된 것으로 추정해왔다. 하지만, 정확한 발생 원리는 아직 규명되지 않았다.

이를 조사하기 위해 연구진은 JWST의 근적외선 분광기를 행성 표면 약 1천100km와 약 600km 상공에 위치하는 토성의 전리층과 성층권에 집중시켰다. 10시간 이상에 걸친 관측 결과 토성 전리층 전역에서 양전하를 띤 수소 분자(H3+)와 메탄 분자를 추적됐고, 이 과정에서 이상한 구조가 포착됐다.