태양계 외행성 중엔 얼음 아래 바다가 존재하는 행성이 있을 수 있습니다. 일부는 간헐천이 있을지도 모릅니다.

 

태양계 외행성에서 얼음 아래에 숨겨진 바다가 존재하고, 간헐천의 활동이 관찰될 수 있다는 주장이 제기되었습니다. 

우리가 살고 있는 태양계에는 얼음으로 완전히 뒤덮인 천체들이 있습니다. 이들 천체들 중 일부는 그 지하에 광대하고 넓은 바다가 존재할 것으로 예상되고 있습니다. 이러한 가정은 과학적 추론에 기반을 두고 있으며, 일부 천체들에서 간헐천 활동이 관측된 사실로부터 시작되었습니다. 

이 간헐천 활동은 이들 천체들 지하에 거대한 바다가 존재한다는 가장 강력한 증거로 여겨지며, 이것은 우리의 태양계 이외의 행성에서도 동일한 현상이 발생할 수 있다는 가정을 제공합니다. 

 

미국항공우주국의 과학자팀은 이러한 가정을 검증하고, 비슷한 환경을 가진 태양계 외 행성이 존재할 가능성을 탐구하기 위해 17개의 행성에 대한 심도 있는 조사를 수행하였습니다. 그 결과 행성에서는 얼음 아래에 바다가 존재할 수 있다는 결론을 내렸습니다. 그리고 더 나아가 얼음 아래 바다의 존재를 암시하는 강력한 증거로 여겨졌습니다. 

 

또한 그들은 일부 행성에서 강력한 간헐천 활동이 일어나고 있을 가능성을 제시했습니다. 이러한 간헐천 활동은 분출된 물 또는 물에 포함된 분자들을 망원경을 통해 관찰할 수 있을 것이라는 놀라운 가능성을 제시하였습니다. 이는 과학자들에게 새로운 연구 방향을 제시하며, 우리가 태양계 밖의 세계에 대해 알고 있는 것을 확장하는데 도움을 줍니다. 

 

얼음 아래 바다가 존재하는 천체가 태양계 밖에도 존재할 수 있을까?

표면이 얼음으로 덮여 있는 저온 천체는 우리가 일반적으로 생각하는 생명체에 적합한 환경으로 보이지 않을 수 있습니다. 그럼에도, 이러한 천체의 두꺼운 얼음 표면 아래에는 대량의 액체 상태의 물, 즉 바다가 존재할 가능성이 제기되고 있습니다. 이런 가능성은 생명체의 존재 가능성에 대해 기대감을 가져 볼 수 있습니다.

 

얼음을 녹이는데 필요한 열원으로는 조수력이나 방사성 물질 등 다양한 물질들이 고려되고 있습니다. 이러한 물질들은 얼음 아래의 바다를 유지하고, 생명체가 존재할 수 있는 환경을 조성할 수 있습니다. 

 

목성의 위성인 유로파와 토성의 위성인 엔켈라두스는 얼음 아래 바다가 존재한다고 여겨지는 천체입니다. 이러한 천체들에서는 물을 주성분으로 하는 풀룸의 분출이 관측되고 있으며, 이러한 분출 물이 얼음 아래의 바다에서 공급되는 것으로 추정되고 있습니다. 그럼, 태양계를 벗어난 천체, 즉 태양계 외 행성에서도 이와 같은 현상이 존재하는 것일까요? 만약 그렇다면 그런 행성은 어떻게 찾을 수 있을까요? 

 

얼음행성의 조건을 검토하는 연구팀

과학자 팀은 지구와 유사한 환경을 가진 태양계 외 행성이 존재할 가능성을 살펴보기 위해 17개의 행성을 조사했는데, 그러한 행성들은 모두 다음 두 가지 특성을 만족하고 있습니다. 첫 번째 특성은 '지구에 비해 직경은 약 2배 이하이고, 질량은 8배 이하'라는 것입니다. 이 조건에 따르면, 이들 행성들은 지구에 비해 평균 밀도가 더 낮은 행성이 됩니다. 얼음은 암석에 비해 밀도가 낮기 때문에, 이러한 저밀도 행성들은 얼음이 주요 성분일 가능성이 높습니다. 또한 행성의 직경을 지구의 약 2배 이하로 제한한 이유는, 저밀도의 원인이 얼음이 아니라 가스가 풍부한 아해왕성일 가능성을 배제하기 위함입니다. 

 

두 번째 특성은 '추정 표면 온도가 마이너스 18도씨 미만인 행성'이라는 것입니다. 이 온도는 지구의 대기가 존재하지 않는다고 가정했을 때의 표면 온도와 동일하며, 이보다 낮은 표면 온도를 가진 행성에서는 표면의 물이 얼어 버릴 가능성이 높아집니다. 대기가 존재하는 경우 행성의 표면 온도를 추정하는 것은 어렵기 때문에 이러한 전제로 계산되었습니다. 그러나 과학자팀은 이 두 번째 조건에 대한 재검토가 필요하다는 결론을 내렸습니다. 독립적인 두꺼운 대기가 없더라도 행성 표면을 구성하는 얼음 등의 빛의 반사율, 그리고 풀롬이나 우주 풍화에 의해 생성되는 수증기의 얇은 대기 등으로 인해 표면 온도가 변할 수 있는 요소가 많기 때문입니다. 

 

일부 행성에서 간헐천 활동을 관측할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 

과학자팀은 관측 데이터와 최신 모델링을 바탕으로 얼음이 주성분인 행성의 표면 온도를 다시 계산하는 연구를 수행했습니다. 이를 통해 그는 기존 모델에 비해 최대 30도씨 온도가 다르게 나오는 놀라운 결과를 발견하였습니다. 이러한 결과에 따라 연구팀은 새롭게 얻은 행성의 데이터를 바탕으로 조수력과 방사성 물질의 붕괴열 등을 추정하였습니다. 그리고 이를 통해 얼음의 두께, 얼음 아래 바다의 규모, 간헐천 활동을 추정하는 데 성공하였습니다. 이들의 연구 결과에 따르면, 모든 행성의 내부에서 열이 발생하고 있으며, 일부 행성에서는 지구나 이오를 넘는 열이 발생하고 있는 것으로 추정되었습니다. 이러한 열의 발생은 얼음 아래에 바다를 형성할 가능성을 높입니다. 

 

또한 연구팀은 얼음의 두께를 추정했습니다. 그들의 추정 결과에 따르면 가장 얇은 곳의 얼음 두께는 58m에서 가장 두꺼운 곳의 얼음 두께는 38.7km까지 다양한 값이 나왔습니다. 그러나 이는 전체 행성의 평균값이라는 점에 주의해야 합니다. 예를 들어 엔켈라두스의 얼음의 평균 두께는 25km이지만, 플룸이 분출하는 극지역에서는 10km 미만으로 추정되고 있습니다. 

 

이 측정 데이터를 바탕으로 표면 온도나 내부 열원 배치의 차이에 따라 극 지역의 얼음 두께가 전혀 다르기 때문에, 태양계 외 행성의 얼음도 국소적으로 평균치보다 극단적으로 얇거나 두꺼운 장소가 있을 수 있습니다. 이런 점은 부인할 수 없습니다. 그러나 어떤 행성의 얼음 두께도 지각으로 표현되는 50km 아래로 떨어지는 것은 흥미로운 발견입니다. 

 

일부 행성에서는 물 풀룸의 방출량이 추정되었습니다. 풀룸의 분출량이 간헐천처럼 시간이 지남에 따라 변하는 경우, 먼 지구에서 관찰하면 물의 양의 변화로 관찰됩니다. 또한 얼음 입자에 다른 분자가 있으면 물과 함께 감지될 수 있습니다. 불출한 물이나 다른 분자의 관찰은 강력한 망원경을 사용하면 가능하다고 과학자들은 추측하고 있습니다. 

 

이러한 연구 결과는 태양계 외 행성에서 간헐천 활동이 가능하며, 이를 통해 얼음 아래 바다의 존재를 확인할 수 있는 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 이것은 우리가 우주를 이해하는 데에 중요한 단계를 나타내며, 앞으로의 연구에서 매우 중요한 역할을 할 것입니다.