위 사진은 NASA의 허블우주망원경이 2018년, 2019년, 2020년 촬영한 건데요. 화성의 북반구의 여름이 가을로 변해감에 따라 거대한 격동적인 대기의 변화가 나타나고 있습니다.
이번 관측은 ‘The Planetary Science Journal’에 게재됐는데요. 이번 연구의 주요저자이자 NASA의 고다드 우주비행센터(Goddard Space Flight Center) 행성과학자인 에이미 시몬(Amy Simon)은 “매해 이러한 토성 띠의 색깔은 작은 변화들은 매혹적이다”며 “토성의 북반구가 가을을 향해 움직이면서 우리는 극지방과 적도지방이 변하는 걸 볼 수 있을 뿐만 아니라 대기가 훨씬 짧은 기간 동안 변화한다는 걸 볼 수 있다”고 말합니다. 이어 “우리가 발견한 것은 매년 조금씩 바뀌는 색, 구름의 높이, 바람 등이다”며 “변화가 크지 않다는 건 놀랄 일이 아니다. 왜냐하면 우리는 단지 토성의 일 년 중 아주 작은 부분만 보고 있기 때문이다”라고 덧붙입니다. 시몬에 따르면 토성에서 계절의 시간 변화에 큰 변화가 있을 것으로 예상하기 때문에 이는 다음 계절을 향해 가는 걸 보여줄 뿐이라고 하는데요.
허블 데이터는 2018년부터 2020년까지 적도가 5~10% 밝아졌고, 바람은 약간 변화했다는 걸 보여줍니다. 2018년 적도 부근에서 측정된 바람은 시간당 약 1,600km였는데, 2004년~2009년까지 NASA의 카시니 우주선이 측정한 바람 속도보다 높았습니다. 참고로 당시 바람은 시속 약 1,300km로 불었는데요. 이는 2019년과 2020년 카시니 우주선이 측정한 속도로 다시 감소했다고 합니다. 토성의 바람은 고도에 따라 달라지기 때문에 측정된 속도의 변화는 아마도 2018년 당시 구름이, 카시니호 임무 동안 측정된 것보다 약 60km깊었다는 걸 의미할 수 있다고 합니다. 하지만 토성에서 어떤 일이 일어나고 있는지 알려면 더 많은 관찰이 필요해 보입니다.
토성도 계절 바뀐다
토성은 태양의 여섯번째 행성으로 태양으로부터 약 14억 km떨어져 공전합니다. 태양을 도는데 지구 시간으로 약 29년이 걸리며 토성의 각 계절은 7년 이상으로 길다고 합니다. 지구는 태양에 대해 기울어져 있는데 이는 우리 행성이 궤도를 움직일 때 각 반구가 받는 햇빛의 양을 변화시키게 됩니다. 이러한 변화는 태양 에너지의 변화가 우리의 계절적 변화를 이끄는 원동력입니다. 토성 역시 기울어져 있기 때문에 계절이 바뀝니다. 햇빛의 변화는 관찰된 대기의 변화를 일으킬 수 있습니다.
토성은 내부 깊은 곳에 암석 물질로 이뤄진 핵을 가지고 있지만, 태양계에서 가장 큰 행성인 목성과 마찬가지로 토성은 대부분 수소와 헬륨으로 이뤄진 거대 가스 행성(gas giant)입니다. 지구와 거의 비슷한 크기의 거대한 폭풍은 때때로 대기 깊은 곳으로부터 분출된다고 합니다. 다른 별들 주변에서 발견되는 많은 행성들도 거대 가스 행성이기 때문에 천문학자들은 거대 가스 행성의 대기가 어떻게 작용하는지에 대해 더 많은 것을 알아내길 원하고 있습니다.
토성은 태양계에서 두번째로 큰 행성으로 지구보다 9배 이상 크고 50개 이상의 위성과 주로 얼음으로 만들어진 화려한 고리 시스템을 가지고 있습니다. 토성의 위성 중 두 곳, 타이탄과 엔셀라두스는 생명체가 살 수 있는 해양을 얼음 껍데기 아래 품고 있을 것으로 추정됩니다. 타이탄은 표면에 액체 상태의 메탄과 다른 탄화수소로 이뤄진 비를 뿌려 강과 호수, 바다를 형성하는 구름이 존재하는, 두꺼운 대기를 가진 태양계 유일한 위성입니다. 이 화학물질의 혼합은 생명체가 처음 출현했던 수십억 년 전 지구와 비슷한 것으로 여겨집니다. NASA의 드레곤 플라이 임무(Dragonfly mission)는 타이탄 표면 위를 날아다니며 생명체의 주요 구성 요소를 찾기 위해 다양한 위치에 착륙할 예정입니다.
참고로 토성 관측은 허블의 외행성대기탐사프로그램(Outer Planets Atmospheres Legacy, OPAL) 프로그램의 일부입니다. 시몬은 “OPAL 프로그램은 우리가 매년 허블을 통해 각각의 외행성을 관측할 수 있게 해주며 새로운 발견을 가능하게 하고 시간이 니잠에 따라 각 행성이 어떻게 변하고 있는지 관찰할 수 있게 해준다”고 말합니다.
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