표면에 하트 모양의 구조를 만든 명왕성에 대한 크고 느린 충격을 예술적으로 표현한 것입니다. 출처: 베른 대학교, Thibaut Roger, ed
비밀 방법 명왕성 마지막으로, 표면에 있는 거대한 하트 모양의 특징이 다음과 같은 국제 천체물리학자 팀에 의해 해결되었습니다. 베른대학교 NCCR(National Center of Competence in Research) PlanetS의 회원입니다. 팀은 디지털 시뮬레이션을 사용하여 특이한 모양을 최초로 성공적으로 재현했으며, 이는 거대하고 느린 기울기 각도의 효과에 기인합니다.
카메라 이후 NASA뉴 호라이즌스 탐사선은 2015년 왜소행성 명왕성 표면에서 커다란 하트 모양의 구조물을 발견했습니다. 이 '하트'는 독특한 모양, 지질학적 구성, 높이 때문에 과학자들을 당황하게 했습니다. 스위스 베른 대학교와 애리조나 대학교의 과학자들은 수치 시뮬레이션을 사용하여 명왕성 핵 표면의 눈물 모양 서쪽 부분인 스푸트니크 평야(Sputnik Planitia)의 기원을 조사했습니다.
그들의 연구에 따르면, 명왕성의 초기 역사는 스푸트니크 평야(Sputnik Planitia)의 형성으로 이어진 격변적인 사건으로 특징지어집니다. 즉, 명왕성은 직경이 400마일이 조금 넘는 행성체와 충돌했는데, 이는 대략 북쪽에서 남쪽으로 애리조나 크기와 비슷합니다. 팀의 연구 결과는 다음과 같이 발표되었습니다. 자연 천문학이는 또한 명왕성의 내부 구조가 이전에 가정했던 것과 다르다는 것을 나타내며, 이는 지하 바다가 없음을 시사합니다.
논문을 공동 집필한 애리조나 주 달 및 행성 연구소의 행성 과학자인 Adeniy Denton은 “스푸트니크 플라니티아의 형성은 명왕성 역사의 초기 시기를 알 수 있는 중요한 창을 제공합니다”라고 말했습니다. “더 특이한 형성 시나리오를 포함하도록 조사를 확장함으로써 우리는 다른 물체에 적용될 수 있는 명왕성 진화에 대한 완전히 새로운 가능성을 배웠습니다.” 카이퍼 벨트 물건도 그렇고.”
2015년 7월 14일 NASA의 뉴 호라이즌스(New Horizons) 우주 탐사선이 촬영한 명왕성의 모습. 이미지 출처: NASA/존스 홉킨스 대학교 응용 물리학 연구소/사우스웨스턴 연구소
갈라진 마음
톰보 레지오라고도 알려진 “하트”는 발견 직후 대중의 관심을 끌었습니다. 그러나 주변 환경에서 더 많은 빛을 반사하여 더 하얀색을 생성하는 높은 알베도 물질로 덮여 있기 때문에 즉시 과학자들의 관심을 끌었습니다. 그러나 마음은 단일 요소로 구성되지 않습니다. 스푸트니크 플라니티아(Sputnik Planitia)는 약 750 x 1,250마일의 면적을 차지하며 이는 유럽이나 미국 크기의 약 4분의 1에 해당합니다. 그러나 놀라운 점은 이 지역의 고도가 명왕성 표면의 대부분보다 약 2.5마일 낮다는 것입니다.
“명왕성 표면의 대부분은 메탄 얼음과 수빙 껍질을 덮고 있는 그 파생물로 구성되어 있지만, 플래니티아는 대부분 질소 얼음으로 채워져 있는데, 이는 낮은 고도로 인해 충돌 후 빠르게 축적되었을 가능성이 높습니다.”라고 수석 저자는 말했습니다. 이 연구에는 Bern의 연구원인 Harry Ballantyne이 있었습니다. 핵의 동쪽 부분도 유사하지만 훨씬 더 얇은 질소 얼음층으로 덮여 있는데, 그 기원은 과학자들에게 불분명하지만 스푸트니크 평야와 관련이 있을 가능성이 높습니다.
경사 효과
연구를 시작한 베른 대학의 마틴 괴체(Martin Goetze)에 따르면, 스푸트니크 플라니티아의 길쭉한 모양과 적도에서의 위치는 충돌이 직접적인 충돌이 아니라 오히려 경사 충돌이었음을 강력하게 암시한다고 합니다. 전 세계의 다른 많은 사람들과 마찬가지로 팀은 매끄러운 입자 유체 역학 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 명왕성과 충돌체의 구성은 물론 충돌체의 속도와 각도를 변경하면서 이러한 충돌을 디지털 방식으로 재현했습니다. 이러한 시뮬레이션은 기울어진 충격 각도에 대한 과학자들의 의심을 확인하고 충격 물체의 구성을 결정했습니다.
“명왕성의 핵은 너무 차가워서 충격의 열기에도 불구하고 암석이 매우 단단하고 녹지 않았으며, 충돌 각도와 낮은 속도 덕분에 충격 핵은 명왕성의 핵 속으로 가라앉지 않고 오히려 타격으로 그대로 남아 있었습니다. Ballantyne은 “이것이 기본적인 힘이자 낮은 속도였습니다.”라고 말했습니다. 상대성은 이러한 시뮬레이션의 성공의 열쇠입니다. 낮은 힘은 NASA의 New에서 관찰한 눈물방울 모양과 전혀 유사하지 않은 고도로 대칭적인 표면 특징을 생성합니다. 2015년 명왕성을 비행하는 동안 Horizons 탐사선.
“우리는 행성 충돌을 에너지, 운동량, 밀도 등을 제외한 세부 사항을 무시할 수 있는 엄청나게 강렬한 사건으로 생각하는 데 익숙합니다.”라고 달 및 행성 연구소 교수이자 이번 연구의 공동 저자인 Eric Asfaugh는 말했습니다. 팀은 연구팀과 협력했습니다. 2011년부터 스위스 동료들은 예를 들어 지구의 달 반대편에 있는 특징을 설명하기 위해 행성의 “폭발”이라는 아이디어를 탐구해 왔습니다. “먼 태양계에서는 속도가 태양에 가까운 것보다 훨씬 느리고, 단단한 얼음이 강하기 때문에 계산을 더 정확하게 해야 합니다. 거기서 재미가 시작됩니다.”
명왕성에는 지하 바다가 없습니다
이번 연구는 명왕성의 내부 구조에 대해서도 새로운 사실을 밝혀냈습니다. 사실, 시뮬레이션된 것과 같은 거대한 충돌은 현대보다 명왕성 역사에서 훨씬 더 일찍 일어났을 가능성이 높습니다. 그러나 이는 문제를 야기합니다. Sputnik Planitia와 같은 거대한 우울증은 주변보다 질량이 작기 때문에 물리 법칙으로 인해 시간이 지남에 따라 왜소 행성의 극쪽으로 천천히 표류할 것으로 예상됩니다. 그러나 여전히 적도에 가깝습니다. 이전의 이론적 설명은 외부 태양계의 다른 많은 행성체와 유사하게 지구 표면 아래에 액체 상태의 바다가 존재한다는 것에 기반을 두고 있었습니다. 이 가설에 따르면, 스푸트니크 평원 지역에서는 명왕성의 얼음 지각이 더 얇아서 바다가 위로 솟아오를 것이며, 액체 상태의 물은 얼음보다 밀도가 높기 때문에 대량 과잉이 발생하여 적도를 향해 이동하게 될 것입니다.
저자에 따르면, 새로운 연구는 명왕성의 원시 맨틀이 충돌에 의해 완전히 발굴되고, 충돌체의 핵심 물질이 명왕성의 핵심에 떨어지면서 이동을 설명할 수 있는 국부적인 대량 과잉을 생성하는 시뮬레이션을 가리키는 대안적인 관점을 제공합니다. 없이 적도쪽으로… 지하 바다, 아니면 기껏해야 아주 얇은 바다.
이미 이 이동 속도를 추정하기 위한 연구 프로젝트에 착수한 Denton은 명왕성의 심장 모양 특징에 대한 새롭고 혁신적인 기원 가설이 왜소 행성의 기원에 대한 더 나은 이해로 이어질 수 있다고 말했습니다.
참고: Harry A.의 “충돌 잔해가 바다 없는 명왕성의 고대 암석 덩어리를 가리키는 스푸트니크 평탄면” 발렌타인, 에릭 애스포, C. Aden Denton, Alexander Emsenhuber 및 Martin Goetze, 2024년 4월 15일, 자연 천문학.
도이: 10.1038/s41550-024-02248-1
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”