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유성체에 폭격당하고 있는 토성의 고리
: 수십억 년의 토성 나이와 조화되지 않는다.
(Saturn’s Rings Impacted by Meteoroids)
CEH

    카시니 우주선은 유성체(meteoroids)가 토성의 고리(Saturn’s rings)와 충돌할 때 발생하는 먼지 구름을 관측했다. 이 관측 데이터는 토성 고리의 기원과 나이에 대한 이론에 '충격”을 주고 있었다.

새로운 관측은 토성 고리의 네 충돌에서 발생한 먼지 구름(dust clouds)을 보여주었다(JPL 보도자료 참조). 한 충돌은 25시간 간격으로 두 번 관측되었다. 충돌들은 A, B, C의 세 주요 고리 모두에서 발견되었다. 분출 구름은 충돌 후 1~50시간 사이에 관측된 것으로 생각된다. National Geographic(2013. 4. 25) 지에 따르면, 유성들이 생각보다 더 자주 고리에 충돌했음에 틀림없다는 것이다. 카시니 과학자들의 이 논문은 Science Magazine에 발표되었다.

National Geographic 지는 ”과학 사회는 이러한 충돌들이 고리의 기원에 대한 수수께끼를 푸는 데에 통찰력을 제공해 줄 수 있기를 희망한다”라며 철학적으로 전하고 있었다. 이러한 문장은 진정한 문제를 은폐하고 있는 것이다. 충돌은 파괴적이지, 건설적이지 않다. 오랫동안 토성의 고리를 연구해왔으며, 논문의 공동저자인 제프 쿠지(Jeff Cuzzi)는 보도 자료에서 우려를 표명했다:

”토성의 고리들은 특이하게 밝고 깨끗하여, 고리들은 토성보다 훨씬 더 젊다는 제안을 몇몇 사람들이 하도록 만들고 있다”고 논문의 공동저자이며 NASA의 Ames Research Center에서 행성 고리와 먼지를 전공하는 카시니 학제간 과학자인 제프는 말한다. ”이 극적인 주장(토성의 고리가 젊다는)을 평가하기 위해서, 우리는 외계 물질이 고리에 부딪히는 충돌률에 대해서 자세히 알아야만 한다. 이 최신 분석은 이전에 우리가 직접적으로 탐지할 수 없었던 크기의 충돌체들을 탐지할 수 있는 데에 도움이 되고 있다.”

충돌체들은 1센티미터에서 몇 미터 사이의 직경을 가진 것으로 추정된다. 이와 같은 먼지 파편의 비가 수십억 년 동안 계속 되어왔다면, 고리들은 어둡게 보여야만 한다. 게다가 먼지들은 고리에 추가되는 양보다 더 많은 량을 우주로 날려버리기 때문에, 토성 고리의 나이가 수십억 년이라는 현재 이론에 따르면, 고리들은 매우 장구한 시간동안 침식되어왔음에 틀림없다. 오염과 침식은 토성의 고리를 오래 유지하는 데에 도움이 되지 않는다.

충돌률이 매우 높음을 가리키는 또 다른 단서는 토성의 적도 대역에 내리는 '고리 비(ring rain)”이다. Science Daily 지는, 고리에서 기원된 물 이온(water ions)으로부터 ”예상보다 많은 하전 입자(charged particles)들이 떨어져 내리고 있다”고 말했다. 하전 입자들은 고리를 강타한 충돌로부터 발생하는가? 고리에서 토성으로 물질을 보낼 수 있는 어떤 다른 과정이 있는가? 기사는 답하지 않았다. 어떤 경우이든, 이것은 또 다른 침식 과정일 것이다.

Science 지의 논문은 이전보다 훨씬 높은 것으로 평가된 이러한 충돌률은 불확실하기 때문에 너무 확신할 수는 없다고 말했다:

액면 그대로 우리의 결과는 10배 또는 100배 더 높았다. 특히 이러한 증가가 밀리미터 이하 크기 입자들의 충돌을 반영한다면, 행성간 유성체들로 인한 고리의 오염과 침식 속도는 이전에 생각해왔던 것보다 훨씬 더 높을 수도 있다. 그러나 중력 초점(gravitational focusing) 효과는 토성 고리의 유동을 4에서 40배로 강화시키고, 고리의 2차원 유동 감도를 2배로 향상시켜서, 결국 우리의 결과는 이전의 추정을 확증할 수도 있다.

(저자들은 태양계 외행성들의 충돌률을 내행성들의 충돌률과 유사한 것으로 외삽하는 경향이 있음을 언급하고 있었다). 충돌률에 대한 더 나은 관측은 카시니 우주선이 임무를 끝내는 2017년에 가능해질 것이다. 카시니 우주선은 고리 위로 그리고 토성과 D고리 사이의 간격 안으로 급강하를 하도록 계획되어 있다.

업데이트 4월 30일: 토성에 관해 말하는 김에, Science Daily(2013. 4. 30)의 한 기사는 행성의 ”젊어 보이는 나이”를 해명하려 했다. 가스 자이언트들은 나이를 먹으며 어두워져야만 한다고 기사는 말했다. 그러나 토성은 여전히 밝은 색이다. 엑세터 대학의 어떤 과학자들은 토성 대기 깊은 곳에 있는 관측 불가능한 어떤 효과들을 적용함으로써, 어두워지는 효과가 어떻게 차단될 수 있었는지에 대해 한 이론을 내놓고 있었다. 태양계의 비정상적인 한 행성만을 설명하기 위해서 적용하는 어떠한 가설도 회의적으로 봐야 한다.

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만약 이것이 모이보이(moyboys, millions of years boys, 수억 수천만 년의 연대를 아무렇게나 말하는 사람들)들이 토성에서 직면한 유일한 문제라면 그렇게 걱정되지 않을 수도 있다. 하지만 토성의 위성인 타이탄의 대기, 타이탄의 에탄, 엔셀라두스의 간헐천, 섬세한 고리들, 그리고 다른 문제들은 모두 ”수십억 년의 연대: 위기의 이론”이라는 책을 만들 수 있을 정도의 심각한 문제들인 것이다.

예상 : 미래에 토성 고리의 충돌률은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 높음이 입증될 것이다.

 

출처 : CEH, 2013. 4. 30.
URL : http://crev.info/2013/04/saturns-rings-impacted-by-meteoroids/
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 토성의 고리를 수십억 년의 연대로 적합 시키기 (Stretching Saturn’s Rings in Time) 
2. 행성에 관한 의문이 풀렸다 : 토성은 젊다. (Planetary Quandaries Solved: Saturn Is Young)
3. 현란한 토성의 F 고리 (Saturn Rings : F is for Flamboyant) 
4. 토성에서 거대한 고리가 발견되었다. (Giant Backward Ring Found Around Saturn)
5. 토성의 위성들은 과학자들을 계속 놀라게 하고 있다. : 레아(Rhea)도 고리를 가지고 있는 듯 (Saturn Moons Continue to Surprise Scientists)
6. 카시니는 토성의 E 고리에서 폭발을 관측했다 (Cassini Watches Explosion in Saturn's E Ring)
7. 뜨거운 내부를 가지고 있는 토성의 위성 엔셀라두스 (Something is Cooking Under Enceladus)
8. 뜨거워지고 있는 엔셀라두스 문제 : 젊은 태양계를 증거하는 토성의 한 작은 위성 (The Enceladus Problem Heats Up)
9. 카메라에 잡힌 엔셀라두스의 분출 : 토성의 작은 얼음 위성이 수십억 년 동안 분출 활동을? (Enceladus Eruptions Caught On Camera)
10. 분출 중인 위성들은 수십억 년의 태양계 나이를 거부한다. (Active Moons Challenge Old-Age Beliefs)
11. 토성의 위성들은 도처에서 분출하고 있었다. : 분출 활동을 하고 있는 테티스와 디오네 (Satan's Moons Are Bustin' Out All Over)
12. 하늘은 젊은 태양계를 선포하고 있다. : 혜성, 달, 뜨거운 목성형 행성들이 말하고 있는 것은? (The Heavens Declare.... A Young Solar System)
13. 수십억 년의 연대에 도전하는 타이탄 (Titan and Mercury: Challenges to Billions of Years)
14. 토성의 위성 타이탄에 젊게 보이는 메탄 호수 (Young-Looking Methane Lakes on Saturn's Moon)
15. 목성의 위성 이오에서 마그마의 바다가 발견되었다. : 이 추운 곳에 뜨거운 열이 아직도 존재하는 이유는? (Despite 'Magma Ocean' Discovery, Io's Volcanic Heat Remains a Mystery)
16. 뜨거운 용암을 분출하고 있는 이오(Io) : 수십억 년의 연대를 거부하는 한 작은 목성의 위성 (Spewing Hot Rocks on Old Ideas)
 
 
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