목성 위성, 곧 화산 폭발?!
목성 위성, 곧 화산 폭발?!
  • 함예솔
  • 승인 2019.09.20 20:05
  • 조회수 1506
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화산의 분화를 예측하는 건 너무나도 어려운 일인데요. 미국 행성과학연구소(Planetary Science Institute)의 선임과학자 Julie Rathbun는 목성의 위성인 이오(Io)에 있는 로키(Loki) 화산이 9월 중순 분화할 가능성이 높다는 예측을 내놓았습니다. 이 같은 주장은 제네바에서 열린 유럽 행성과학 회의(European Planetary Science Congress)-DPSA(Division for Planetary Sciences of the American Astronomical Society) 2019 공동 회의에서 발표됐습니다. 

 

지질활동 활발한 이오(Io), 왜?

태양계에서 화산활동이 가장 활발한 곳. 목성의 위성 이오(Io)출처: NASA/JPL/USGS
태양계에서 화산활동이 가장 활발한 곳. 목성의 위성 이오(Io)출처: NASA/JPL/USGS

태양계에서 지구처럼 지질학적 운동이 활발한 곳을 꼽으라면 단연 목성의 위성 이오(Io)를 빼놓을 수 없는데요. NASA 자료에 따르면 목성 위성인 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 곳입니다. 이오는 지구의 달보다는 조금 크고, 목성의 위성 중에서는 세 번째로 큽니다. 이오에는 수백 개의 화산이 있고 일부 화산은 수km 높이에서 분출되는 용암천(lava fountains)도 존재합니다. 

 

이오에서 이렇게 화산 활동이 활발한 이유는 다른 위성 때문입니다. 목성의 강력한 중력과 줄다리기 하면서 목성보다 작고 정확한 타이밍에 맞춰 끌어당기는 이웃 위성인 유로파(Europa)와 가니메데(Ganymede)가 그 주인공입니다. 이오는 거대한 목성 주위를 도는 궤도 위에서 항상 목성 쪽을 향해 있지만 목성의 위성인 유로파와 가니메데로 인해 이오의 궤도가 불규칙한 타원형의 궤도로 섭동(perturb)을 일으키게 됩니다. 

갈릴레오 위성(Galilean satellites). 위 사진에서 붉은색의 이오(Io)가 목성에 가장 가까운 곳에 있고 그 다음 가운데 유로파가 있다. 가니메데와 칼리스토는 오른쪽 아래 위치. 출처: NASA/JPL
갈릴레오 위성(Galilean satellites). 위 사진에서 이오(Io)가 목성에 가장 가까운 곳에 있고 그 다음 가운데 유로파가 있다. 가니메데와 칼리스토는 오른쪽 아래 위치. 출처: NASA/JPL

이오는 목성으로부터 엄청난 기조력(tidal forces)을 받게 됩니다. 지구에서 기조력을 생각해보면 지구의 바다에 미치는 조수가 가장 높은 곳과 낮은 곳의 차이가 18m입니다. 그런데 이오에서 발생하는 기조력은 그 차가 무려 100m나 된다고 한다. 심지어 단단한 땅에서 말이죠.

 

이 기조력은 이오에 엄청난 양의 열을 발생시키면서 지표 아래 물질들을 용융시키는데요. 이오의 화산 활동은 이오가 목성 궤도를 돌며 늘어나고 짜내진 결과입니다. 이오의 지표에 있는 운석의 충돌 분화구에는 용암이 채워져 호수를 이루고 넘치며 용암으로 이뤄진 범람원을 만들어 끊임없이 새로운 용암으로 재포장됩니다. 이 용융된 물질의 조성은 아직 명백하게 밝혀지진 않았지만, 이론적으로 보자면 대부분 용융된 유황과 그 화합물 그리고 규산염으로 이뤄진 암석일 것으로 추정됩니다. 유황의 화합물이 많다는 것은 이오의 표면에 나타나는 다양한 색을 설명할 수 있습니다. 


   
이오(Io)에 있는 가장 큰 화산 '로키(Loki)'

 

이오에 있는 화산 중에 가장 크고 강력한 화산을 꼽자면 바로 로키(Loki) 화산인데요. 로키라는 이름은 여러분도 눈치 채셨겠지만 북유럽 신화에 나오는 말썽꾸러기 신의 이름을 땄습니다. 

분화하며 밝게 보이는 로키화산. 출처: NASA / JPL / USGS
분화하며 밝게 보이는 로키 화산. 출처: NASA / JPL / USGS

Rathbun는 "로키 화산은 이오에 있는 화산 중에 가장 크고 강력하다. 적외선으로 관측할 때 너무 밝게 빛나기 때문에 지구의 망원경을 이용해 관측할 수 있다"고 밝혔습니다. 이 화산을 20년 넘게 관측한 결과, 로키 화산은 비교적 주기적으로 폭발했고 그 때마다 밝게 관측됐습니다. 

 

Rathbun은 화산은 너무 복잡해서 예측하기가 어렵다는 데 동의합니다. 화산 분화에는 마그마의 공급률, 마그마의 구성 성분, 마그마 내에 기체 존재 여부, 암석의 종류, 암석의 파쇄 상태 등 많은 요인들이 영향을 미치기 때문입니다. 그럼에도 Rathbun는 2002년 <Geophysical Research Letters>에 게재한 연구에서 로키 화산의 주기성을 밝혀냅니다. 연구에 따르면 1990년대에 로키 화산은 대략적으로 540일 마다 분화가 이뤄졌다고 하는데요. 참고로 현재는 분화 주기가 대략 475일이라고 합니다.

보이저 1호가 찍은 로키 화산의 모습. 출처: EPSC
보이저 1호가 찍은 로키 화산의 모습. 출처: EPSC

Rathbun은 "(로키 화산의)이러한 추세가 그대로 유지된다고 가정하면 로키 화산은 2019년 9월 EPSC-DPS 공동회의와 비슷한 시기에 분화해야 한다"며 "2018년 5월 마지막 분화가 발생할 걸 정확히 예측한 바 있다"고 전합니다. 덧붙여 "우리는 로키 화산이 너무 크기 때문에 예측이 가능하다고 생각한다"며 로키산맥의 크기 때문에 분화할 때 기본적인 물리적 특징이 우세하게 작용할 것"이라고 말합니다.

 

하지만 Rathbun은 로키는 말썽을 피우는 사기꾼의 신 이름을 따왔고, 화산 스스로 어떻게 거동하는지 아직 알려져 있지 않기 때문에 경계가 필요하다고 말하는데요. 실제로 2000년대 초 540일 패턴이 감지되자마자 로키 화산은 갑자기 거동을 바꿨고 2013년까지 주기적인 분화를 하지 않았었다고 합니다. 


9월, 로키 화산은 정말 분화할까요? 기다려봅시다. 

 

 

 


##참고자료##

 


 


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