토성의 위성 타이탄은 최대 6마일 두께의 단열성 메탄이 풍부한 껍질을 가지고 있습니다.

토성의 가장 큰 위성인 타이탄은 지구 외에 대기와 강, 호수, 바다와 같은 액체가 표면에 있는 것으로 알려진 유일한 곳입니다. 타이탄은 극도로 낮은 온도 때문에 액체는 메탄과 에탄과 같은 탄화수소로 만들어졌고 표면은 고체 물 얼음으로 만들어졌습니다. 하와이 대학교 마노아 캠퍼스의 행성 과학자들이 이끄는 새로운 연구에 따르면 메탄 가스도 얼음에 갇혀 최대 6마일 두께의 뚜렷한 껍질을 형성하여 밑에 있는 얼음 껍질을 따뜻하게 하고 타이탄의 메탄이 풍부한 대기를 설명할 수도 있습니다.

하와이대 마노아 해양 및 지구 과학 기술 대학(SOEST) 산하 하와이 지구물리학 및 행성학 연구소(HIGP)의 박사과정 학생인 그웬돌린 브라우어와 부소장 겸 연구자인 사라 패이전츠가 포함된 연구원 로렌 슈르마이어가 이끄는 연구팀은 NASA 데이터를 통해 타이탄의 충돌 분화구가 예상보다 수백 미터 얕고, 이 달에서 발견된 충돌구는 90개에 불과하다는 사실을 발견했습니다.

"이것은 매우 놀라운 일이었습니다. 다른 달을 기준으로 볼 때, 우리는 타이탄에서 관찰한 것보다 훨씬 더 깊은 충돌 분화구와 훨씬 더 많은 충돌 분화구를 표면에 볼 것으로 예상하기 때문입니다."라고 슈르마이어는 말했습니다. "우리는 타이탄만의 독특한 무언가가 충돌 분화구를 더 얕게 만들고 비교적 빨리 사라지게 만들고 있다는 것을 깨달았습니다."

이 미스터리 아래에 무엇이 있는지 조사하기 위해 연구자들은 얼음 껍질이 메탄 가스가 결정 구조 내에 갇힌 고체 물 얼음인 단열 메탄 클래트레이트 얼음 층으로 덮여 있을 경우 타이탄의 지형이 충격 후 어떻게 이완되거나 회복될 수 있는지 컴퓨터 모델에서 테스트했습니다. 타이탄의 크레이터의 초기 모양은 알려지지 않았기 때문에 연구자들은 비슷한 크기의 얼음 달인 가니메데에 있는 비슷한 크기의 새로운 크레이터를 기반으로 두 가지 가능한 초기 깊이를 모델링하고 비교했습니다.

"이 모델링 접근법을 사용하여 우리는 메탄 클래트레이트 껍질 두께를 5~10km[약 3~6마일]로 제한할 수 있었습니다. 그 두께를 사용한 시뮬레이션은 관찰된 크레이터와 가장 잘 일치하는 크레이터 깊이를 생성했기 때문입니다."라고 Schurmeier는 말했습니다. "메탄 클래트레이트 껍질은 타이탄의 내부를 따뜻하게 하고 놀라울 정도로 빠른 지형적 완화를 유발하여 지구의 빠르게 움직이는 따뜻한 빙하와 비슷한 속도로 크레이터가 얕아집니다."

메탄이 풍부한 대기

메탄 얼음 껍질의 두께를 추정하는 것은 타이탄의 메탄이 풍부한 대기의 기원을 설명하고 연구자들이 타이탄의 탄소 순환, 액체 메탄 기반 "수문 순환" 및 변화하는 기후를 이해하는 데 도움이 될 수 있기 때문에 중요합니다.

"타이탄은 온실 가스 메탄이 어떻게 따뜻해지고 대기를 순환하는지 연구할 수 있는 자연 실험실입니다."라고 슈르마이어는 말했습니다. "시베리아의 영구 동토층과 북극 해저 아래에서 발견되는 지구의 메탄 클래트레이트 하이드레이트는 현재 메탄을 불안정하게 만들고 방출하고 있습니다. 따라서 타이탄의 교훈은 지구에서 일어나는 과정에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있습니다."

타이탄의 구조

타이탄에서 보이는 지형은 이러한 새로운 발견에 비추어 볼 때 타당합니다. 그리고 메탄 클래트레이트 얼음 껍질의 두께를 제한하면 타이탄의 내부가 이전에 생각했던 것처럼 차갑고 딱딱하며 활동하지 않는 것이 아니라 따뜻할 가능성이 높다는 것을 알 수 있습니다.

"메탄 클래트레이트는 일반 물 얼음보다 더 강하고 단열성이 뛰어납니다."라고 Schurmeier는 말했습니다. "클래트레이트 껍질은 타이탄의 내부를 단열하고, 물 얼음 껍질을 매우 따뜻하고 연성 있게 만들며, 타이탄의 얼음 껍질이 천천히 대류하고 있거나 하고 있었음을 암시합니다."

"만약 타이탄의 두꺼운 얼음 껍질 아래 바다에 생명체가 존재한다면, 생명체의 모든 징후(바이오마커)는 타이탄의 얼음 껍질을 통해 우리가 미래의 임무에서 더 쉽게 접근하거나 볼 수 있는 곳으로 운반되어야 할 것입니다." 슈르마이어가 덧붙였습니다. "타이탄의 얼음 껍질이 따뜻하고 대류하는 경우 이런 일이 일어날 가능성이 더 큽니다."

NASA의 타이탄 드래곤플라이 임무가 2028년 7월에 발사되어 2034년에 도착할 예정이므로, 연구자들은 이 위성을 가까이서 관찰하고 셀크라는 이름의 분화구를 포함한 얼음 표면을 더 자세히 조사할 기회를 얻게 될 것입니다.


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241025122818.htm

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