금성에는 물이 거의 없다: 새로운 연구에서 그 이유가 밝혀질 수도 있다

콜로라도 볼더 대학교(University of Colorado Boulder)의 행성 과학자들은 지구의 뜨겁고 사람이 살 수 없는 이웃인 금성이 어떻게 그렇게 건조해졌는지 발견했습니다.

새로운 연구는 연구자들이 “금성의 물 이야기”라고 부르는 것의 큰 격차를 메워줍니다. 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 행성 대기의 수소 원자가 ‘해리성 재결합’으로 알려진 과정을 통해 우주로 윙윙거리며 이동한다는 사실을 발견했습니다. 이로 인해 금성은 이전 추정치에 비해 매일 약 두 배의 물을 잃게 됩니다.

연구팀은 5월 6일에 연구 결과를 저널에 발표할 예정입니다. 자연.

이번 결과는 은하계 전역의 수많은 행성에서 물에 어떤 일이 일어나는지 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

“물은 생명에 정말 중요합니다”라고 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP)의 연구 과학자이자 새 논문의 공동 저자인 Eryn Cangi는 말했습니다. “우리는 우주에서 액체 상태의 물을 지탱하는 조건을 이해할 필요가 있으며, 그것이 오늘날 금성의 매우 건조한 상태를 만들어냈을 수도 있습니다.”

그녀는 금성이 확실히 바짝 말랐다고 덧붙였습니다. 지구상의 모든 물을 가져다가 토스트에 잼을 바르듯 지구 전체에 뿌리면 약 3km 깊이의 액체층이 생깁니다. 모든 물이 공기 중에 갇혀 있는 금성에서 동일한 작업을 수행하면 발가락이 젖을 정도인 3cm(1.2인치)만 남게 됩니다.

이번 연구의 공동 저자이자 LASP 연구원인 마이클 채핀(Michael Chaffin)은 “금성은 기본적으로 크기와 질량이 같지만 지구보다 물이 10만 배 적습니다.”라고 말했습니다.

이번 연구에서 연구자들은 컴퓨터 모델을 사용하여 금성을 거대한 화학 실험실로 이해하고 행성의 소용돌이치는 대기에서 발생하는 다양한 반응을 확대했습니다. 이 그룹은 금성 대기에 있는 HCO+(수소, 탄소, 산소 각각의 원자 하나로 구성된 이온)라는 분자가 금성의 물 빠져나가는 원인일 수 있다고 보고했습니다.

이번 연구의 공동 저자인 Cangi는 이번 발견을 통해 한때 지구와 거의 동일해 보였던 금성이 오늘날 거의 알아볼 수 없는 이유에 대한 새로운 힌트를 제시했다고 말했습니다.

2023년 CU 볼더에서 천체 물리학 및 행성 과학 박사 학위를 취득한 Cangi는 “우리는 각 행성에서 어떤 작은 변화가 발생하여 이렇게 서로 다른 상태로 변하게 되었는지 알아내려고 노력하고 있습니다”라고 말했습니다.

물을 흘리다

그녀는 금성이 항상 그런 사막이었던 것은 아니라고 지적했습니다.

과학자들은 수십억 년 전 금성이 형성될 때 금성이 지구만큼 많은 물을 받았을 것이라고 의심합니다. 어느 순간 재앙이 닥쳤습니다. 금성 대기의 이산화탄소 구름은 태양계에서 가장 강력한 온실효과를 일으켰고, 결국 표면 온도를 화씨 900도까지 올렸습니다. 그 과정에서 금성의 모든 물은 증기로 증발했고 대부분은 우주로 표류했습니다.

그러나 고대의 증발 현상은 금성이 오늘날처럼 건조한 이유나 계속해서 우주로 물을 잃어가는 이유를 설명할 수 없습니다.

“비유적으로 물병에 물을 버렸다고 가정해 보겠습니다. 여전히 몇 개의 물방울이 남아 있을 것입니다.”라고 Chaffin은 말했습니다.

그러나 금성에서는 남은 방울도 거의 모두 사라졌습니다. 새로운 연구에 따르면 범인은 파악하기 어려운 HCO+입니다.

금성에 대한 임무

Chaffin과 Cangi는 행성의 상층 대기에서 물이 이산화탄소와 혼합되어 이 분자를 형성한다고 설명했습니다. 이전 연구에서 연구원들은 HCO+가 화성이 많은 양의 물을 잃는 원인일 수 있다고 보고했습니다.

금성에서 작동하는 방식은 다음과 같습니다. HCO+는 대기에서 지속적으로 생성되지만 개별 이온은 오랫동안 생존하지 못합니다. 대기 중의 전자는 이러한 이온을 찾아 재결합하여 이온을 둘로 나눕니다. 그 과정에서 수소 원자는 빠르게 날아가 우주로 완전히 탈출할 수도 있습니다. 즉, 금성의 물의 두 가지 구성 요소 중 하나를 빼앗아 갈 수도 있습니다.

새로운 연구에서 연구팀은 금성의 건조 상태를 설명할 수 있는 유일한 방법은 행성이 대기에 예상보다 많은 양의 HCO+를 보유하고 있는지 여부라고 계산했습니다. 팀의 조사 결과에는 한 가지 반전이 있습니다. 과학자들은 금성 주변에서 HCO+를 관찰한 적이 없습니다. Chaffin과 Cangi는 제대로 볼 수 있는 도구가 없었기 때문이라고 제안합니다.

최근 수십 년 동안 수십 개의 임무가 화성을 방문했지만 훨씬 적은 수의 우주선이 태양에서 두 번째 행성으로 이동했습니다. 팀이 새로 발견한 탈출 경로의 동력이 되는 HCO+를 탐지할 수 있는 장비를 탑재한 사람은 아무도 없습니다.

“이 연구의 놀라운 결론 중 하나는 HCO+가 실제로 금성 대기에서 가장 풍부한 이온 중 하나여야 한다는 것입니다.”라고 Chaffin은 말했습니다.

하지만 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 과학자들이 금성을 목표로 삼고 있습니다. 예를 들어, NASA가 계획한 비활성 가스, 화학 및 이미징에 대한 심부 대기 금성 조사(DAVINCI) 임무는 탐사선을 행성의 대기를 통해 표면까지 떨어뜨릴 것입니다. 10년 말에 출시될 예정입니다.

DAVINCI도 HCO+를 감지할 수는 없지만 연구원들은 미래의 임무를 통해 금성의 물 이야기의 또 다른 핵심 부분을 밝힐 수 있기를 희망하고 있습니다.

“금성에 대한 임무는 많지 않았습니다”라고 Cangi는 말했습니다. “그러나 새로 계획된 임무는 수십 년의 집단적 경험과 금성에 대한 활발한 관심을 활용하여 극한의 행성 대기, 진화 및 거주 가능성을 탐구할 것입니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240506131627.htm