토성의 위성 타이탄의 조석 소산율 연구

타이탄 조석 소산율의 중요성

미국 남서연구소(SwRI)의 과학자들은 토성의 위성 타이탄을 연구하여 조석 소산율을 평가하고 있습니다. 조석 소산율은 타이탄이 토성의 강력한 중력으로 인해 궤도를 돌면서 잃어버리는 에너지의 양을 의미합니다. 이 값을 이해하는 것은 타이탄의 내부 핵 구성과 궤도 역사 등 여러 가지 다른 요소들을 추론하는 데 도움을 줍니다.

 

 

 

조석력과 조석 소산

일반적으로 사람들은 조석을 떠올릴 때 달의 움직임에 따라 바닷물이 들어오고 나가는 현상을 생각합니다. 하지만 이는 물이 다른 물질보다 훨씬 자유롭게 움직이기 때문입니다. 달이 머리 위를 지나갈 때 암석 역시 미세하게 반응합니다. 달이 가하는 작은 중력의 영향이 바로 조석 소산입니다.

 

 

 

타이탄 조석 소산율 측정의 어려움

달의 조석 소산율을 측정하기 위해 과학자들은 지구에서 달 표면에 설치된 거울에 레이저를 쏘아 아주 작은 움직임까지 정확하게 측정합니다. 하지만 타이탄에서는 이러한 방법을 사용할 수 없기 때문에, 과학자들은 다른 방법을 개발했습니다. 그 방법은 조석력이 없을 때 예상되는 타이탄의 자전축 회전과 실제 회전의 차이를 기반으로 소산율을 추론하는 것입니다.

 

 

타이탄 조석 소산율 연구 결과의 의미

위성 내 조석 소산은 위성의 궤도 및 회전 진화, 그리고 지하 바다를 유지하는 능력에 영향을 미칩니다. 타이탄의 조석의 강도에 대한 추정치를 얻었으므로, 궤도가 얼마나 빨리 변하고 있는지 알 수 있습니다. 연구 결과, 타이탄의 궤도는 지질학적 시간 규모에서 매우 빠르게 변화하고 있다는 사실을 발견했습니다.

 

 

 

타이탄 자전축 기울기와 조석 마찰의 관계

더니와 공동 저자인 캘리포니아 대학 산타크루즈의 프랜시스 님모 박사는 타이탄의 자전극 방향 각도가 오직 마찰로만 발생할 수 있다고 가정하고, 이 각도와 조석 마찰 변수를 연결하는 방법을 고안했습니다. 이러한 방법을 통해 현재의 자전 상태로부터 타이탄의 역사를 일부 추론할 수 있었습니다.

 

 

다른 위성 연구에 대한 기대

더니는 향후 목성의 두 위성인 유로파와 가니메데를 비롯한 다양한 위성에 대한 우주 임무가 계획되어 있어, 이 방법이 다른 위성에도 적용될 수 있기를 희망하고 있습니다. 위성 내부의 마찰은 위성이 점차 원형 궤도에 가까워지도록 만듭니다.

 

 

 

타이탄 궤도 변화의 원인

현재 궤도 변화 속도를 고려할 때, 타이탄은 약 3억 5천만 년 안에 원형 궤도를 가져야 합니다. 타이탄이 현재 비원형 또는 이심률 궤도를 가지고 있다는 사실은 지난 3억 5천만 년 안에 궤도를 교란시킨 어떤 사건이 일어났음을 의미합니다. 충돌이나 고대 위성의 소실 등 여러 가지 요인이 궤도에 영향을 미치고 이심률을 만들었을 수 있습니다. 연구 결과는 사건의 성격에 대해서는 알 수 없지만, 다른 연구자들이 여러 가지 가능성을 제시했습니다. 중요한 것은 지난 3억 5천만 년 안에 타이탄의 궤도를 교란시킨 어떤 사건이 일어났다고 생각하며, 이는 태양계 역사에서 비교적 최근의 일입니다. 연구진은 그 사건과 타이탄이 다시 원형 궤도에 도달하는 시점 사이의 시간적 스냅샷을 보고 있는 것입니다.