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소행성 세레스도 수증기를 분출하고 있었다!
(Another Geyser World Erupts: Asteroid Ceres)
CEH

    소행성 세레스(asteroid Ceres)의 두 측면에서 수증기가 뿜어져 나오고 있었다. 어떻게 이 소행성은 아직도 내부에 뜨거운 열이 남아있어서 수증기를 뿜어내는 것일까? 한 가지는 확실하다. 이제 과학계에  새벽(DAWN)이 다가오고 있다.

Nature(2014. 1. 23) 지의 한 새로운 논문은 화성과 목성 사이의 소행성대(asteroid belt)에서 가장 큰 소행성으로서, '왜소행성(dwarf planet)'이라고도 불리는, 소행성 세레스에서 국소적으로 수증기(water vapor)가 분출되고 있다는 증거를 제시하고 있었다. 이제 던 우주선(DAWN spacecraft)은 소행성 베스타(Vesta, 두 번째로 큰 소행성) 궤도에서 14개월 동안의 탐사를 종료하고, 2015년 봄 세레스에 도착할 예정인데, 매우 흥미로운 관측이 예상되고 있다. 이러한 간헐천(geyser)의 발견은 커다란 놀라움이다. 얼음 소행성 세레스가 우주로 얼음을 승화시키는 것은 알려져 있었지만, 이번에 관측된 분출량은 예상보다 2자리 수나 큰, 초당 6kg의 물을 분출시키는 것으로 평가되었다. (비교로 세레스의 반 정도의 직경을 가진 토성의 위성 엔셀라두스는 초당 ~200kg의 물을 분출한다). 허셜 우주망원경에 의해서 탐지된 그 분출은 산발적일(가끔씩 일어나는 경우일) 수도 있다.

Nature 지의 같은 이슈에서 그 발견에 대해서 글을 쓴 시드 퍼킨스(Sid Perkins)는 소행성의 양 측면으로 찻주전자의 수증기가 뿜어져 나오는 것과 같은 그림을 포함시키고 있었다. 그의 글의 중간 제목은 ”세레스는 간헐적으로 수증기 기둥을 뿜어낸다. 그러나 그것의 기원은 불분명하다” 였다. 분출은 외관상 어두운 지역에서 발생하는 것으로 나타났다. ”물이나 얼음을 수증기로 변환시키는 열(heat)의 기원은 물 자체의 기원만큼 커다란 미스터리이다” 그는 계속했다. 일부 행성학자들이 이오(Io, 용암을 분출하고 있는 목성의 위성)와 엔셀라두스(Enceladus, 물을 분출하고 있는 토성의 위성)를 설명하기 위해서 이론화 했던 ‘조석 유동(tidal flexing)’은 세레스의 분출을 설명할 수 없다. 왜냐하면, 세레스는 소행성대 내에서 홀로(모행성의 중력적 끌림 없이) 여행하고 있기 때문이다. 그렇다면 그 열은 방사성 붕괴로부터 왔는가? 그것이 승화를 증폭시키는가? 2015년에 도착하는 던 우주선은 자세한 관측 기회를 제공할 것이다.    

훔베르토 캠핀스(Humberto Campins) 등은 Nature 지의 같은 이슈에서 세레스의 또 하나의 미스터리와 씨름하고 있었다. 왜 세레스는 베스타와 그렇게도 많이 다른가? 세레스는 얼음 소행성인 반면에, 베스타는 암석질의 화산성 소행성이다. 그러나 두 소행성은 소행성 벨트에서 서로 이웃해 있다. 과학자들이 제안할 수 있는 유일한 추정은 그들이 태양계의 서로 다른 지역에서 형성된 후에, 현재의 위치로 이동하여 와서 이웃하게 되었다는 것이다. 즉 어떤 별을 공전하는 뜨거운 목성형 행성들이 행성 디스크 멀리에서 형성된 후 안쪽으로 이동해왔다는 것이다. 만약 우리의 가스 자이언트들이 이동해온 것이라면, 이러한 섭동(perturbations)은 소행성의 원래 공전 궤도를 변경시켰을 것이다. 그러나 ”태양계 형성의 수수께끼 조각들은 완벽하게 들어맞지 않는다”고 그들도 인정했다. 원 논문은 이러한 옵션을 제안했다 :  

측정된 물의 분출량은 세레스의 내부로부터 공급되는 물로부터 유지되는 승화 모델이 예상했던 것보다 두 자릿수나 많은 양이었다. 물 분출 활동은 물 얼음이 가장 안정적인 극지방에 집중되어 있지 않았다. 세레스에서 관측된 물 분출이 유지되기 위한 두 메커니즘을 우리는 제안한다. 첫 번째 메커니즘은 표면 (근처) 얼음의 혜성형 승화(cometary-type sublimation)이다. 이 경우에 얼음의 승화는 근처 표면의 먼지들을 끌어당겨서, 국소적으로 표면층을 제거하고, 신선한 얼음을 노출시킨다. 내부로부터 운송은 필요치 않다. 두 번째 메커니즘은 내부에 열원(heat source)을 필요로 하는 간헐철(geysers) 또는 얼음화산(cryovolcanoes)이다. 목성의 위성 이오와 토성의 위성 엔셀라두스의 분출 활동은 모행성의 조석력(tidal forces)에 기인하는 것으로 추정되고 있다. 그러나 소행성대에 있는 세레스에서 이것은 작동될 수 없다. 일부 모델은 장수명 방사성동위원소(long-lived radioisotopes)에 의해서 가열된 내부에 있는 한 따뜻한 층이 세레스에 있는 얼음화산 분출을 유지하게 할 수도 있음을 제시한다.

이들 기사들 중 어떤 것도 연대 문제를 언급하지 않았다. 이러한 분출은 얼마나 오래 계속 될 수 있을까? 이러한 분출이 평균적이라면, 간단한 계산에 의해서도 물은 1년에 1억9천만kg이 분출된다. 46억 년의 태양계 나이 동안에 분출을 계속했다면, 8×10^17kg이다. 이것은 세레스 행성의 전체 무게(9×10^20kg)의 0.1%에 해당한다. 문제는 더 작은 질량과 더 많은 분출을 하고 있는 엔셀라두스에서 훨씬 심각해진다. 하지만 그러한 비율은 표면을 어둡게 했을 것이며, 지각을 상당히 제거했어야 한다. 단수명 방사성 동위원소는 오래 전에 붕괴되었을 것이다. 응축모델에서 장수명의 방사성 동위원소가 다른 천체에는 없고 이 얼음 천체에만 갇혀서 열원이 되고 있다는 생각은 의심스럽다.

세레스에 대한 자세한 내용은, NASA의 태양계 탐사(Solar System Exploration) 사이트를 참조하라. 참고로 IAU의 진화 명명법에 의해서, 세레스는 소행성(asteroid)이며, 왜소행성(dwarf planet)으로 분류된다. 지금까지 여섯 개의 왜소행성들이 명명되었다.

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던(DAWN) 우주선이 접근하는 2015년 봄에 흥미로운 장면이 관측될 것이다. 과학자들이 어떤 이론을 유지하기 위해서, 매우 특별한(임시변통의) 상황들에 계속 호소할 때, 독자들은 의구심을 품어야만 한다. (그것은 특별 변론(special pleading)이라 불려진다.) 우리는 2009년에 이상한 우주생물학자가 제시한 정신 나간 주장을 들었었다. 그것은 생명체가 세레스에서 왔을 것이라는 주장이었다.(3/05/2009). 이 새로운 기사에서도 생명체 이야기는 빠지지 않고 등장한다. ”소행성과 혜성에 의한 초기 충돌은 지구에서 생명체의 기원과 진화에 상당한 부분을 차지할 수도 있었다” 캠핀스는 말했다. 퍼킨스는 ”소행성 충돌은 생명체의 기원과 진화에 상당한 역할을 수행했을 수도 있었다”고 맞장구를 치고 있었다. 오케이. 충돌이 상당한 역할을 수행했다면, 자 생각해보자. 소행성이 지구를 강타했다면, 지구 표면을 불태워버린 맹렬한 대참사가 일어났을 것이다. 모든 것들이 재가 된 속에서, 생명체가 출현했다고? 이러한 이야기는 불사조 피닉스(Phoenix) 신화처럼 들리지 않는가? 이러한 종류의 이야기는 극장에서나 통용되는 것이지, 실제 관측에서는 통용될 수 없는 것이다.   


*관련 자료 : 수증기 내뿜는 소행성 발견, 물-얼음 존재…우주생명체도? (2014. 1. 24. 동아일보)
http://news.donga.com/Main/3/all/20140124/60376961/1

수증기 내뿜는 소행성 '이게 말이돼?'...신비로워 (2014. 1. 24. 한국일보)
http://news.hankooki.com/lpage/it_tech/201401/h20140124161023122300.htm

출처 : CEH, 2014. 1. 23.
URL : http://crev.info/2014/01/another-geyser-world-erupts-asteroid-ceres/
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 목성의 위성 유로파도 물 기둥을 분출하고 있었다. : 젊은 태양계를 가리키는 또 하나의 증거. (Europa Joins the Geyser Club)
2. 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)
3. 뜨거운 용암을 분출하고 있는 이오(Io) : 수십억 년의 연대를 거부하는 한 작은 목성의 위성 (Spewing Hot Rocks on Old Ideas)
4. 이오의 화산들은 오래된 연대에 문제를 제기한다 Io's Volcanoes Spell Trouble for Long Age Estimates
5. 토성의 위성들은 도처에서 분출하고 있었다. : 분출 활동을 하고 있는 테티스와 디오네 (Satan's Moons Are Bustin' Out All Over)
6. 엔셀라두스에 존재하는 열은 수십억 년의 연대와 조화되지 않는다. (Heat of Saturn Moon Far Surpasses Long-age Expectations)
7. 엔셀라두스의 오랜 분출을 설명할 방법이 없다. (Hopes Die for Enceladus Longevity) 
8. 뜨거운 내부를 가지고 있는 토성의 위성 엔셀라두스 (Something is Cooking Under Enceladus)
9. 뜨거워지고 있는 엔셀라두스 문제 : 젊은 태양계를 증거하는 토성의 한 작은 위성 (The Enceladus Problem Heats Up)
10. 위성 열병은 태양계 외곽으로 확산되고 있다. : 카이퍼 벨트의 소행성은 아직도 내부 열을 가지고 있었다. (The Hot Moon Epidemic Spreads to the Suburbs)
11. 분출 중인 위성들은 수십억 년의 태양계 나이를 거부한다. (Active Moons Challenge Old-Age Beliefs)
12. 수십억 년의 연대에 도전하는 타이탄 (Titan and Mercury: Challenges to Billions of Years)
13. 타이탄의 메탄은 여전히 수수께끼이다. (Titan’s Methane Still Puzzles Scientists)
14. 카메라에 잡힌 엔셀라두스의 분출 : 토성의 작은 얼음 위성이 수십억 년 동안 분출 활동을? (Enceladus Eruptions Caught On Camera)
15. 하늘은 젊은 태양계를 선포하고 있다. : 혜성, 달, 뜨거운 목성형 행성들이 말하고 있는 것은? (The Heavens Declare.... A Young Solar System)
16. 가니메데의 자기장은 수십억 년의 태양계 나이를 거부한다. (Ganymede Age Threatened by Magnetism)
17. 토성의 위성 타이탄에 젊게 보이는 메탄 호수 (Young-Looking Methane Lakes on Saturn's Moon)
18. 타이탄 대 수십억 년 (Titan vs. Billions of Years)
19. 타이탄은 최근에 얼음을 분출했었다. (Titan May Have Erupted Ice Recently)
20. 비행접시가 타이탄에 착륙하다 (Flying Saucer Lands on Titan)
21. 타이탄이 아직도 대기를 가지고 있는 이유는? (Why Does Titan Still Have an Atmosphere?)
22. 달은 정말로 오래 되었는가? : 달의 후퇴율로 추정해 본 달의 나이 (Is the moon really old?)
23. 혜성에 관한 진화론자들의 슬픈 고뇌 (Comet Woes Lamented) 
24. 한 혜성 이야기 : 슈바스만-바흐만 3 혜성의 붕괴가 말하고 있는 것은? (A Comet's Tale)
25. 부서지고 있는 혜성을 보라. (See Comet Crumble)
26. 혜성 형성 이론들의 위기 : 고온에서 형성되는 광물들이 혜성 먼지입자에서 발견되다 (Crisis in Comet Formation Theories)
27. 혜성에 대한 고뇌! : 뉴스 보도는 이면의 악화를 숨기고 있다. (Comet Woes: News Reports Hide Backroom Exasperation)
28. 혜성들 : 불길한 징조인가, 젊은 우주의 지표인가? (Comets - portents of doom or indicators of youth?)
29. ‘오르트 혜성 구름’의 많은 문제점들
(More problems for the ‘Oort comet cloud’)
30. 단주기 혜성 '문제' (Kuiper Belt Objects: solution to short-period comets?)
31. 저장소에 충분하지 않은 혜성들 (Not Enough Comets in the Cupboard)
32. 젊은 나이로 보이는 이아페투스와 카론 (Iapetus, Charon Look Young for Their Age)
33. 사라진 달의 자기장 수수께끼 : 발전기 이론은 달의 이전 자기장을 설명할 수 있는가? (The Moon’s former magnetic field)
34. 수성의 젊은 표면을 발견한 메신저호 (Messenger Probe Finds Mercury's Surface Looks Young)
35. 젊은 혜성은 태양계 형성 이론에 도전한다. (Young Comet Challenges Solar System Formation Story)
36. 줄어들고 있는 수성의 자기장은 창조 모델과 조화된다. (Mercury's Fading Magnetic Field Fits Creation Model)
37. 지구 자기장 데이터는 창조 모델을 확증한다. (Magnetic Field Data Confirm Creation Model)
38. 수성의 자기장 지각은 창조론의 예측과 일치했다. (Mercury's Magnetic Crust Fulfills Creation Prediction)
39. 오래된 지구 나이에 도전하는 ‘희미한 젊은 태양 역설’ : 생명체가 출현하던 시기의 지구 환경은 계속 오리무중? (Sun Paradox Challenges Old Earth Theory)
40. 고속으로 상승된 마그마는 젊은 지구를 가리킨다. (Express-Lane Magma Indicates Young Earth)
41. 낙뢰가 만드는 섬전암과 가속화시켰을 침식률은 수십억 년의 지구 나이와 조화되지 않는다. (Counting Earth's Age in Lightning Strikes)
42. 젊은 지구와 젊은 우주를 가리키는 101 가지 증거들 1. (101 evidences for a young age of the earth and the universe)
43. 젊은 지구와 젊은 우주를 가리키는 101 가지 증거들 2. (101 evidences for a young age of the earth and the universe)
44. 젊은 지구와 젊은 우주를 가리키는 101 가지 증거들 3. (101 evidences for a young age of the earth and the universe)
45. 지구 자기장에 대해 들을 수 없는 이야기 : 발전기는 초기 지구에서 작동되지 않았을 수 있다. (What You Are Not Being Told About Earth’s Magnetic Field)
46. 카시니 우주선은 토성의 젊음을 확인하고 있다. (Cassini Gets Higher Look at Saturn’s Youth)
47. 화성과 금성의 활발한 지질활동은 젊은 연대를 가리킨다. 그리고 행성 탄생이 관측됐다는 주장은 기각됐다. (Activity on Planets Suggests Youth)
48. 태양계 천체들의 새로운 유행 - 바다의 존재 : 유로파에서 관측된 200km의 물기둥이 의미하는 것은? (Trending: Moons With Oceans)
49. 소행성 세레스의 젊은 모습에 놀라고 있는 행성과학자들 (Dawn of a Young Ceres)
50. 토성의 위성 타이탄에서 새롭게 발견된 사실들 : 타이탄은 수십억 년의 연대를 거부한다. (Titan Takes the Age Stage)
51. 명왕성과 엔셀라두스의 지하 바다는 수십억 년의 연대를 거부한다. (Underground Oceans Can’t Last Forever)
52. 활발한 지질활동을 하고 있는 명왕성 : 차가운 얼음 행성의 심장은 아직도 뛰고 있었다! (Pluto Has Active Geology)
53. 나는 젊다고 외치고 있는 태양계!
54. 토성의 위성들은 공룡보다 젊을 수 있다? 1억 년으로 줄어든 엔셀라두스의 나이 (Are Saturn’s Moons Younger than the Dinosaurs?)
55. 소행성 세레스는 젊은 연대를 가리킨다. (Ceres Shows Serious Youth)
56. 수십억 년의 태양계에서는 모든 것들이 기괴하다! (Solar System Is Weird Only if It Is Old)
57. 붕괴되고 있는 지구 자기장과 발전기 이론. (Earth’s Geodynamo: An Energy Crisis)
58. 달의 이전 자기장에 대한 세속적 혼란 (More secular confusion about moon’s former magnetic field)
59. 젊은 모습의 명왕성, 혜성, 행성들 (2015년 톱 뉴스) (Top 2015 News: Comets, Planets, and Pluto)
60. 67p 혜성에서 발견된 산소 분자는 젊은 연대를 가리킨다. (Unexpected Oxygen on Young-Looking Comet)
61. 명왕성에 얼음 화산이 분출 중일 수 있다! (Pluto May Be Erupting)
62. 혜성 67P에서 산소가 발견되었다. : 태양계의 기원에 관한 현대 이론이 틀렸을 수 있다. (News from Comet 67P)
63. ‘계속되는 경탄’ : 명왕성의 새로운 사진은 예측치 못했던 명왕성의 활발함을 보여준다. (“Overdose of Awesomeness” : New Pluto Images Show Unpredicted Activity)
64. 명왕성에서 뉴호라이즌스 (New Horizons at Pluto)
65. 명왕성에는 빙하가 흐르고 있다. (Ski Pluto: Glaciers Are Flowing)
66. 명왕성은 젊다. (Pluto Is Young)
67. 금성의 활발한 화산활동에 대한 증거가 발견되었다. (Discovery: Volcanoes on Venus)
68. 엔켈라두스의 간헐천들은 넓게 커튼처럼 분출되고 있었다 (It’s Curtains for Enceladus)
69. 엔셀라두스가 젊다는 추가적 증거들 : 물 뿐만 아니라, 실리카와 메탄도 같이 분출되고 있었다. (Saturn's Enceladus Looks Younger than Ever)
70. 목성의 위성 '가니메데'에 소금물의 지하 바다가 존재한다. : 그러나 연대 문제는 언급되지 않고 있었다. (Water Worlds Tempt with Life, Not Youth)
71. 맹렬하게 화산을 분출하고 있는 목성의 위성 이오는 수십억 년의 태양계 나이를 거부한다. (The violent volcanoes of Io)
72. 수성과 달은 아직도 화산 분출 중일 수 있다. : 증가하고 있는 젊은 태양계의 증거들! (Mercury, Moon May Still Be Erupting)
73. 해왕성의 위성 트리톤은 젊은 나이를 가리킨다. (Active Moon Triton Revisited)
74. 우주에 엉성한 천체가 아직도 존재하는 이유는? : 돌무더기 소행성은 장구한 연대를 거부한다. (Fluffballs in Space Shouldn’t Exist)
75. 엔셀라두스에서 발견된 101개의 간헐천들 : 증가하고 있는 젊은 태양계의 증거들. (Solar System Geysers—Each a Fountain of Youth)
76. 태양계 행성들에서 밝혀진 새로운 사실들 2 : 목성, 토성, 위성들, 혜성들은 젊은 연대와 창조를 가리킨다.
77. 태양계 행성들에서 밝혀진 새로운 사실들 1 : 수성, 금성, 달, 화성, 소행성들은 젊은 연대를 가리킨다. (Every Planet Surprises Secular Astronomers I: Inner Planets)
78. 엔셀라두스 지하에 거대 바다가 의미하는 것은? : 수십억 년의 연대는 전혀 의심되지 않고, 생명체의 존재 가능성만 과장 보도되고 있었다. (Enceladus Ocean Means Dating Trouble, Not Life)
79. 달에 거대한 운석 충돌이 의미하는 것은? : 운석공 수에 의한 연대 추정 방법의 몰락과 우리의 지구 (Record Impact on Moon Ups Cratering Rate Estimates)
80. 소행성 세레스도 수증기를 분출하고 있었다! (Another Geyser World Erupts: Asteroid Ceres)
81. 금성은 행성 역사의 80%를 잃어버렸다. (Venus: 80% of Its History Is Missing)
 
 
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