소행성 '세레스' 지하에 바다가 존재한다
소행성 '세레스' 지하에 바다가 존재한다
  • 김정은 기자
  • 승인 2020.08.12 12:46
  • 댓글 0
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왜행성 '세레스' ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=NASA

[데일리포스트=김정은 기자] 화성과 목성 사이에 펼쳐진 소행성 벨트에 위치한 세레스(Ceres)는 해왕성보다 안쪽 궤도에 위치한 유일한 왜행성(dwarf planet)이다.

19세기 초 이탈리아의 천문학자 쥐세페 피아치(Giuseppe Piazzi)가 발견한 세레스는 로마 신화 속 농경의 여신 세레스에서 이름을 따온 것이다. 

세레스는 화성·타이탄·유로파·엔셀라더스 등과 함께 지구 밖 생명체의 발견 후보지 가운데 하나로 꼽히기도 한다. 지구에서처럼 물을 기반으로 하는 작은 생명체가 존재하거나, 과거에 존재했을 가능성이 조심스럽게 논의되고 있다.

이런 가운데 새롭게 공개된 논문에서 세레스 내부에 현재까지 바다가 존재할 가능성이 있다는 흥미로운 연구결과가 발표됐다.  

◆ 세레스 표면의 빛나는 물질 '탄산나트륨' 

2015년 미국 항공우주국(NASA)은 무인탐사선 ‘돈(Dawn)’을 발사해 소행성 세레스에 관한 조사를 3년간 실시했다. 그리고 이를 통해 2000만 년 전에 형성된 것으로 추정되는 오카토르(Occator) 분화구 내부에 밝게 빛나는 하얀 분분 여러 개를 확인했다. 

그리고 2016년, 케레스의 미스터리 하얀 부분이 탄산나트륨으로 형성되어 있다는 사실이 연구로 확인됐다. 그러나 이것이 어디서 왔는지는 규명하지 못했다.  

아래 사진이 오카토르 분화구에 존재하는 하얀 부분이다. 이를 형성하고 있는 탄산나트륨은 지구상에서는 해저 열수 분출공(hydrothermal vent) 주변에서 흔히 볼 수 있다. 해저는 광합성을 위한 햇빛이 닿지 않지만, 열수 분출공 근처는 화학반응을 이용해 에너지를 생성하는 세균의 먹이사슬이 존재한다. 

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=NASA

이에 연구팀은 세레스 표면에 보이는 탄산나트륨이 도대체 어떻게 생긴 것인지 조사해 왔다. 2020년 8월 NASA와 막스플랑크 연구소 등 연구팀은 무인탐사선 ‘돈’의 데이터를 바탕으로 한 논문을 새롭게 발표했다. 

◆ 세레스 지하에 숨겨진 바다 확인   

논문은 ▲네이처 천문학 ▲네이처 지구과학 ▲네이처 커뮤니케이션스 등 네이처 자매지에 총 7편으로 발표됐다. 논문에는 돈의 연료가 고갈된 후 고도 35km까지 세레스에 접근해 오카토르 분화구를 중심으로 촬영한 고해상도 데이터 등을 분석한 결과 등이 담겼다. 

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=네이처 지구과학

연구팀은 돈이 마지막에 전송한 고해상도 이미지와 중력 자료 등을 토대로 오카토르 분화구 아래에 다량의 물이 존재한다는 결론을 내렸다. 

오카토르 분화구 모습으로 붉은색은 소금기있는 지역 ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=NASA

즉, 오카토르 분화구에서 발견된 탄산나트륨 퇴적물은 운석 충돌로 생긴 열과 충격으로 세레스 내부의 물이 분출해 만들어졌을 가능성이 높아진 것이다. 분석 결과, 바다의 깊이는 약 40km이고 너비는 수백 km에 달한다. 

◆ 소행성 충돌 뒤 내부 액체에서 소금 성분 분출

오카토르 분화구는 약2천만 년 전에 만들어진 것으로 추정되며, 분화구에 존재하는 얼음 화산 (Cryovolcano)은 약 900만 년 전부터 200만 년 전까지 활동했던 흔적이 있다는 결과도 제시됐다. 

세레스의 밝게 빛나는 오카토르 분화구 ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=NASA

또한 오카토르 분화구에서 발견된 흰색 부분을 분광학(spectroscopy)으로 분석한 결과, 돔 모양의 정점 부분이 하이드로할라이트(NaCl·2H₂O)라는 소금 성분인 것을 밝혀냈다.

연구팀의 계산에 따르면, 불과 수십 년에서 수백 년 전 내부에서 분출된 액체가 세레스 표면에 하이드로할라이트를 형성했을 가능성이 있다. 또한 연구팀은 사진 분석 결과 현재까지 물이 확인되는 것으로 나타났다며, 이는 내부 액체가 현재에도 표면으로 흘러나오고 있는 증거라고 해석했다.

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=NASA

다만 세레스라는 행성이 어떻게 형성된 것인지, 왜 세레스 내부에 액체가 존재할 수 있는 열이 유지되는지는 여전히 미스터리다. 

연구팀은 "이제는 세레스도 토성과 목성의 위성 중 일부처럼 '오션월드'라고 부를 수 있다. 세레스에서 하이드로할라이트가 발견된 것은 우주생물학적으로도 큰 의미가 있다. 이 물질은 생명체 존재에 필수적이기 때문이다"라고 언급했다.  


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