새로운 유형 화산 폭발 '소행성' 에서 발견
새로운 유형 화산 폭발 '소행성' 에서 발견
  • 함예솔
  • 승인 2019.04.14 14:20
  • 조회수 2226
  • 댓글 0
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지구에서 화산 분출이 일어나면 용암이 식으며 규산염(silicate)으로 결정화됩니다. 태양계에서 지구 외에도 화산 활동이 활발한 곳이 많은데요. 화성의 올림푸스 산은 태양계에서 가장 높은 화산이며, 목성의 위성인 이오는 태양계 통틀어 화산 활동이 가장 활발한 곳이라고 합니다.

 

또, 특이한 화산활동으로는 토성의 위성인 엔셀라두스를 꼽을 수 있습니다. 물과 얼음이 솟구쳐 나오는 얼음화산(cryovolcanism)입니다. 이렇게 태양계에서 화산 활동은 흔한 일이라고 할 수 있는데요. 

토성의 위성 엔셀라두스의 얼음화산. 출처: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA
토성의 위성 엔셀라두스의 얼음 화산. 출처: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA

<Geophysical Research Letters>에 게재된 새로운 연구에 따르면, 과학자들은 완전히 새로운 유형의 화산 활동을 발견했다고 합니다. 이번에  과학자들이 발견한 건 용융된 철 물질을 내뿜는 화산 활동이라고 합니다. 

프시케와 같은 금속성 소행성이 냉각되고 굳어지면서 철 화산이 표면으로 분출했을 수도 있다. 출처: UC Santa Cruz/ Elena Hartley
프시케와 같은 금속성 소행성이 냉각되고 굳어지면서 철 화산이 표면으로 분출했을 수 있다. 출처: UC Santa Cruz/ Elena Hartley

금속 소행성(metallic asteroids)은 우주에 떠다니던 용융된 철의 방울(blobs)에서 시작됐다고 추정됩니다. 이번 연구에서 제시한 시나리오에 따르면 금속이 식고 굳었을 때 용융 상태의 철을 내뿜는 화산이 단단한 철로 이뤄진 소행성의 표면의 지각을 뚫고 폭발했을 수 있다고 합니다. 

이 시나리오는 캘리포니아대학교 산타크루스(UC Santa Cruz) 소속 행성학자들의 분석에서 나왔습니다. 사실, 과학자들은 이 금속 소행성을 제대로 본 적이 없습니다. 이번 연구 결과도 시나리오 중 하나일 뿐이죠. 이 연구는 태양계에서 가장 큰 금속성 소행성(metallic asteroids)인 프시케(Psyche)에 탐사선을 보내려고 하는 NASA의 계획을 위해 수행된 조사였습니다.

 

이 대학 지구행성과학과 Francis Nimmo 교수에 따르면 그는 철 운석을 분석해 나타나는 금속성 소행성(metallic asteroids)의 구성 성분에 관심이 있었다고 합니다. 이에 박사 과정에 있는 Jacob Abrahams에게 금속성 소행성(metallic asteroids)이 어떻게 냉각되고 굳어지는지에 관한 간단한 모델을 연구하게 했다고 합니다. Francis Nimmo는 "어느 날, 그가 내게 몸을 돌리며 '제 생각에 이것들이 폭발할 것 같아요'라고 말했다"며 "이전까진 전혀 생각해 본적 없지만, 밀도가 높은 지각 아래 있는 액체는 부력 때문에 위로 올라오고 싶어하니 말이 되는 것 같았다”고 전했습니다.  

소행성은 태양계가 형성된 시기에 묻힌 타임 캡슐과 같다.
소행성은 태양계가 형성된 시기에 묻힌 타임 캡슐과 같다.

금속성소행성(metallic asteroids)은 행성이 형성되기 시작한 태양계의 역사 초기에 시작됐습니다. 재앙적인 충돌을 겪은 원시행성이나 미행성체는 암석으로 이뤄진 외층이 벗겨지며 철이 풍부한 핵을 노출시켰을 겁니다. 차가운 우주에서 이 용융 상태의 금속 방울은 빠르게 식으며 굳기 시작했겠죠? Francis Nimmo 교수는 "어떤 경우에는 중심부에서 밖으로 결정화가 발생하지만, 화산 활동을 유발하지는 않았을 것"이라며 "하지만 밖에서 중심부로 결정화가 발생했을 가능성이 있고, 금속으로 이뤄진 고체의 얇은 표면 아래 용융된 금속이 깔려있는 상태를 가질 수 있을 것"이라고 전했습니다.  

하와이 킬라우에아 화산폭발. 출처: Wikimedia Commons
하와이 킬라우에아 화산폭발. 출처: Wikimedia Commons

Jacob Abrahams에 따르면 철 화산의 외형은 용융된 물질의 구성에 따라 다르다고 말합니다. "만약 용융된 물질이 순전히 철로 이뤄져 있다면 점성(viscosity)이 낮아 멀리 흘러가며 얇은 표면을 만들 것"이라며 그 모습이 하와이에서 볼 수 있는 용암의 흐름과 비슷하다고 설명했습니다. 그러면서 "만약 정반대로 가벼운 원소와 가스가 포함돼 있다면 급속도로 팽창해 표면에 구덩이를 남길 수 있는 격렬한 화산 폭발을 볼 수 있을 것"이라고 전했습니다.  

 

한편, NASA의 프시케 소행성 탐사임무는 2022년 우주선을 발사해 2026년 이 소행성에 도달할 예정입니다. 이를 통해 과학자들이 찾을 수 있는 과거의 화산 활동 징후는 표면의 색과 표물질의 구성 변화이며 화산 분출구와 같은 특징을 찾을 수 있을지도 모릅니다.

 

하지만 Abrahams 교수에 따르면 대형 화산 흔적의 화산 원뿔구(volcanic cone)와 같은 흔적은 찾을 수 없을 것이라고 합니다. 불행히도 금속성소행성은 형성된 이후 급속도로 굳어지기 때문에 수 십 억년 동안 화산의 표면적 특징은 퇴색했을 수 있다고 합니다. 

철 운석 이렇게 생겼어요~ 출처: Wikimedia Commons
철 운석 이렇게 생겼어요~ 출처: Wikimedia Commons

연구진은 금속소행성에서의 철화산활동(ferrovolcanism)의 증거를 찾을 수 있는 가장 좋은 기회는 이미 지구상에서 수집된 철 운석의 표본을 연구하다가 찾아올 수 있다고 말합니다. Abrahams 교수는 "금속 운석은 많이 존재하는데 이제 우리가 찾는 것이 무엇인지 알게 됐기 때문에 그 속에서 화산 활동의 증거를 찾을 수도 있을 것"이라며 "만약 물질들이 표면에 분출된다면 그것은 매우 빠르게 식으며, 이는 운석의 구성 요소에 반영되고 가스가 빠져나간 후 그 안에 구멍이 남아 있을지도 모른다"고 전했습니다. 

 


##참고자료##

 


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