토성 고리서 비처럼 내리는 얼음 입자가 행성 상층 대기 가열

토성 고리서 비처럼 내리는 얼음 입자가 행성 상층 대기 가열
40년간 가려져온 현상 규명…고리 가진 외계행성 찾는 단서



(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 토성을 둘러싸고 있는 거대한 고리의 입자들이 토성에 얼음 비처럼 내리며 상층 대기를 가열하는 현상이 확인됐다.
이는 지난 40여년간 다양하게 관측됐음에도 명확하게 드러나지 않던 현상을 처음으로 규명한 것으로, 외계 행성의 고리 여부를 예측하는 단서가 될 수 있는 것으로 제시됐다.
미국 항공우주국(NASA) 고더드 우주비행센터에 따르면 프랑스 천체물리학연구소의 로트피 벤-자펠 박사가 이끄는 연구팀은 토성의 고리와 상층 대기 간 상호작용을 분석한 결과를 '행성과학저널'(Planetary Science Journal)에 발표했다.
토성 상층 대기에서 뜨거운 수소 스펙트럼선으로 나타난 과도한 자외선 방사가 포착된 것이 단서가 됐는데, 이는 무언가가 외부에서 유입돼 상층 대기를 오염, 가열하고 있다는 것으로 해석됐다.
이런 현상은 토성 고리의 얼음 입자가 토성 대기에 떨어져 나타났을 가능성이 가장 높은데, 미소 운석이나 태양풍 입자, 태양 자외선 방사, 전자기력 등의 충격으로 고리에서 떨어져 나온 입자가 토성의 중력장 영향을 받아 대기로 빨려들었을 것으로 분석됐다.
토성 고리의 입자가 대기로 떨어진다는 점은 지난 2017년 토성 탐사선 카시니호가 토성 대기에 뛰어들며 임무를 종료할 때 이미 측정, 확인된 바 있다.
하지만 이런 고리 입자가 수소 원자에 미치는 영향에 관해서는 밝혀진 것이 없었다.
벤-자펠 박사는 "모든 것이 대기로 연속해서 떨어지는 고리의 입자가 유발한 것으로, 대기 구성을 바꿔놓고 특정 고도에서 대기 가스와 충돌하며 대기를 가열했을 것"이라고 했다.
연구팀은 정확도가 높은 허블 우주망원경 이미징 분광기(STIS)의 토성 자외선 관측 자료를 기준으로 1980년대에 토성을 근접 비행하며 자외선을 측정한 보이저 호와 2004년 토성 궤도에 도착해 여러 해에 걸쳐 토성 대기의 자외선 자료를 수집한 카시니 호, 1978년에 발사된 국제자외선탐사선 등의 자료를 비교했다.
보이저 1호는 토성 근접 비행 때 대기에서 과도한 자외선을 포착했으나 당시 천문학자들은 감지기에 노이즈가 낀 것으로 일축했다.
하지만 모든 자외선 관측 자료를 모아 미세조정한 끝에 토성 대기에 과도한 자외선이 일관되게 존재한다는 점이 확인됐다.
벤-자펠 박사는 "행성의 상층 대기에 미치는 고리의 영향에 관한 연구는 이제 시작일 뿐"이라면서 "이번 연구의 목표 중 하나는 다른 항성을 도는 고리를 가진 행성을 어떻게 찾아낼 것인가를 알아내는 것"이라고 했다.
eomns@yna.co.kr
(끝)


<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>