유로파 표면의 끊임없는 변화: JWST와 SwRI의 새로운 발견

얼음 결정화 속도의 차이, 복잡한 지질 활동 시사

최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 수집한 스펙트럼 데이터와 사우스웨스트 연구소(SwRI)의 우즈왈 라우트 박사 연구팀이 진행한 일련의 실험들은 목성 위성 유로파의 얼음 표면이 끊임없이 변화하고 있다는 증거를 제시합니다. 유로파 표면의 얼음은 지역에 따라 다른 속도로 결정화되고 있으며, 이는 표면에 영향을 미치는 복잡한 외부 과정과 지질 활동이 존재함을 시사합니다.

 

 

 

결정질 얼음과 비정질 얼음: 유로파 표면의 특징

물 얼음은 그 구조에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 지구에서는 물 분자가 육각형 패턴으로 배열되어 얼어붙는 과정에서 결정질 얼음이 형성됩니다. 하지만 유로파 표면에 노출된 물 얼음은 끊임없이 하전 입자의 충돌을 받으며 결정 구조가 파괴되어 비정질 얼음을 형성합니다. 지난 수십 년 동안 과학자들은 유로파 표면이 약 0.5mm 두께의 매우 얇은 비정질 얼음층으로 덮여 있고, 이 층 아래에 결정질 얼음이 존재한다고 추정해 왔습니다.

 

 

카오스 지형과 타라 레지오: 얼음의 재결정화 증거

SwRI 행성 과학 부서의 프로그램 매니저인 라우트 박사는 자신의 팀이 수행한 광범위한 실험 결과를 바탕으로 유로파의 얼음 표면을 이해하기 위한 논문을 공동 집필했습니다. 이 실험은 유로파에서 얼음의 비정질화 및 재결정화에 필요한 시간 척도를 규명하는 데 결정적인 역할을 했습니다. 특히 능선, 균열, 평원이 뒤죽박죽 섞여 있는 카오스 지형에서 이러한 실험 결과는 더욱 중요하게 작용했습니다. 새로운 JWST 데이터와 라우트 박사 연구팀의 실험 결과를 결합했을 때, 과학자들은 유로파의 얼음 표면 아래에 액체 상태의 바다가 존재한다는 증거가 점점 늘어나고 있음을 확인했습니다. 이번 연구는 유로파의 일부 지역, 특히 타라 레지오라는 곳에서 표면뿐만 아니라 깊은 곳에서도 결정질 얼음이 발견되었음을 밝혀냈습니다. 이는 유로파의 얼음 표면이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 역동적이고 복잡하다는 것을 의미하며, 유로파의 지하 바다에 대한 탐사 가능성을 더욱 높이고 있습니다.

 

 

 

 

혼돈 지형에서 발견된 놀라운 화학적 특징들

존스 홉킨스 응용 물리학 연구소의 분광학자이자 논문의 주 저자인 리처드 카트라이트 박사는 유로파의 표면이 상당히 다공성이며 일부 지역에서는 얼음이 빠르게 재결정화될 만큼 충분히 따뜻하다고 설명했습니다. 또한, 흔히 혼돈 지형이라고 불리는 이 동일한 지역에서 연구팀은 식탁 소금과 같은 염화나트륨에 대한 가장 확실한 증거를 발견했는데, 이는 아마도 유로파의 내부 해양에서 유래했을 것으로 추정됩니다. 이와 함께 유로파에서 **이산화탄소(CO2)**와 과산화수소에 대한 가장 강력한 증거도 포착되었습니다. 카트라이트 박사는 이 지역의 화학적 특성이 "정말 이상하고 흥미롭다"고 덧붙였습니다.

 

 

 

지하 해양에서 기원하는 화학 물질: 강력한 증거

라우트 박사는 이번 데이터가 유로파 표면에서 관측되는 물질들이 두꺼운 얼음 껍질 아래 약 30km 깊이에 있는 지하 해양에서 비롯되었음을 강력하게 시사한다고 밝혔습니다. 금이 간 표면 물질이 있는 이 지역은 지하의 물질이 아래에서 위로 밀려 올라오는 지질학적 과정을 보여줄 수 있습니다. 표면에서 CO2의 증거를 발견했을 때, 과학자들은 그것이 표면 아래 해양에서 왔을 것이라고 생각합니다. 유로파의 얼음 껍질 아래에 액체 상태의 바다가 존재한다는 증거는 점점 늘어나고 있으며, 이는 우리가 유로파에 대해 더 많이 알아갈수록 더욱 흥미로운 점입니다.

 

 

탄소 동위원소의 미스터리: 13CO2의 의미

예를 들어, 이 지역에서 발견된 CO2는 원자 질량 12를 가진 가장 흔한 유형의 탄소(양성자 6개와 중성자 6개 포함)와 함께, 원자 질량 13을 가진 더 희귀하고 무거운 동위원소(양성자 6개와 중성자 7개 포함)를 포함하고 있습니다. 카트라이트 박사는 "이 13CO2는 어디에서 오는가? 설명하기 어렵지만, 모든 길은 내부 기원으로 이어지며, 이는 타라 레지오에서 감지된 12CO2의 기원에 대한 다른 가설들과도 일치한다"고 강조했습니다. 이러한 발견들은 유로파의 지하 해양이 활발한 화학적 활동을 하고 있으며, 이는 생명체의 존재 가능성에 대한 기대를 더욱 높이고 있습니다.