인류는 태양계 역사에서 아주 특별한 시기에 존재합니다. 바로 토성의 고리 시대입니다. 다음 1억년 안에 토성의 고리는 완전히 사라질 것이며, 새로운 과학 연구에서 밝혀진 바와 같이, 행성 과학자들은 토성의 고리가 아주 최근에야 생겼다는 사실을 깨달았습니다.
토성에서 카시니 임무의 마지막 달 동안 NASA 우주선은 행성의 구름 꼭대기와 고리의 가장 안쪽 가장자리 사이의 공간을 통해 일련의 대담한 궤도를 수행했습니다. 소위 ‘그랜드 피날레’는 탐사선의 종말이 가까웠음을 알리는 신호였으며, 2017년 9월 15일 탐사선은 가스 거인의 대기에서 불타버렸고, 토성 궤도에서 13년간의 눈부신 과학이 가슴 아픈 종말을 맞이했습니다.
우주선의 연료가 부족했고 엔셀라두스나 타이탄과 같은 토성의 잠재적으로 거주 가능한 달 중 하나에 우발적인 충돌을 피하기 위해 NASA는 오래 전에 임무를 처리하는 가장 좋은 방법은 토성의 대기권 상층부에서 태워버리는 것이라고 결정했습니다. 기관은 이러한 깨끗한 외계 환경에 대한 지구 오염을 피하고 싶었습니다.
고리의 빗물
그러나 카시니는 불타 죽기 전에 신비한 고리 간격 영역에 대한 전례 없는 측정을 수행하여 몇 가지 놀라운 고리 역학을 밝혀냈습니다. 임무 과학자들은 이 ‘빈’ 지역에서 희미한 원소 가스를 감지할 것으로 예상했지만, 카시니의 입자 장비는 고리에서 행성 대기까지 비가 내리는 수많은 원소와 분자를 발견했습니다. 스페이스사의 메건 바텔스가 쓴 것처럼 그들은 초당 약 10톤(9,072kg)의 물질이 고리에서 토성으로 떨어지는 것으로 추정합니다.
이는 2018년 후반 연구 결과에 따르면 토성의 고리가 결국 사라질 것임을 의미합니다.
NASA 고다드 우주 비행 센터의 제임스 오도노휴는 12월 성명에서 “고리의 수명은 1억년 미만입니다. 이는 토성의 나이가 40억년이 넘는 것에 비하면 상대적으로 짧은 것입니다”라고 말했습니다.
이제 연구자들은 카시니의 고리 다이브를 사용하여 토성이 그 유명한 고리를 획득한 시기를 추정했습니다.
카시니가 토성의 고리 평면을 통과했을 때 임무 관리자는 행성과 고리, 위성이 속도를 내는 우주선을 중력적으로 잡아당기도록 허용했습니다. 극히 약간의 잡아당김으로 인해 탐사선의 궤적에 작은 변화가 생겨 정확하게 측정될 수 있었습니다. 이러한 변화를 통해 과학자들은 처음으로 토성의 고리에 얼마나 많은 질량이 숨겨져 있는지 아주 잘 측정할 수 있게 되었습니다.
그러나 2017년 9월 최종 궤도 세트를 분석한 후 카시니의 궤도가 처음에 어느 정도 편향되었는지는 이해가 되지 않았습니다. 이론적 모델의 예측과 일치하지 않았습니다. 카시니의 움직임은 약 9,656km 깊이의 적도에 있는 토성의 두꺼운 대기 내부의 물질의 엄청난 흐름에 의해 추가로 변경되고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이러한 거대한 흐름은 눈으로 볼 수 있는 상층 대기 구름보다 약 4% 더 느리게 움직이고 있어 예상치 못한 중력 이상 현상을 일으키고 있습니다.
카시니 프로젝트 과학자 NASA 제트추진연구소의 린다 스필커는 성명에서 “깊이 회전하는 층의 발견은 행성의 내부 구조에 대한 놀라운 사실”이라고 말했습니다. 그리고 “문제는 대기의 더 빠르게 회전하는 부분이 그렇게 깊어지는 원인이 무엇이며 그것이 토성의 내부에 대해 우리에게 무엇을 말해 주는가입니다.”라고 덧붙였습니다.
고리(띠)의 사실
이 퍼즐이 풀리면서, 과학자들은 자유롭게 토성 고리의 중력 영향을 측정할 수 있었습니다. 연구원들은 토성 고리의 총 질량이 토성의 위성 미마스의 질량의 약 40%라고 추정합니다. 미마스가 지구의 위성보다 2,000배 작은 것을 고려하면, 토성 고리에는 확실히 많은 물질이 없습니다.
과학자들은 이전에 고리 질량을 추정하기 위해 토성 궤도에 있는 62개 달의 움직임으로 인해 발생하는 고리를 통한 밀도파 또는 잔물결에 의존해 왔습니다. 비록 이러한 추정치가 낮았음에도 불구하고 천문학자들은 항상 눈에 보이지 않는 큰 물질 덩어리에 숨겨진 질량이 있다고 가정해 왔습니다. 버클리 캘리포니아 대학의 행성 과학자 버크하드 밀리처는 성명에서 “우리는 항상 파도 속에서 볼 수 없는 숨겨진 질량이 있을 것이라고 의심했다”고 덧붙였습니다.
이제 카시니의 최종 궤도를 정밀하게 측정함으로써 우리는 숨겨진 질량이 없다는 것을 알게 되었습니다. 질량이 낮을수록 고리는 더 젊고, 주로 얼음으로 이루어져 있기 때문에 나이가 들면 고리 물질이 행성 간 잔해에 의해 오염되어 둔해졌을 것입니다. 우리가 잘 알고 있듯이 토성의 고리는 아름답고 밝습니다. 새로운 연령 추정치는 이전의 밀도파 추정치 범위 내에 있으므로 연구자들은 실제 연령을 보다 정확하게 측정할 수 있습니다.
토성의 고리는 생각보다 젊을 수 있습니다
고리 나이에 대한 이전 추정치는 45억년(토성 자체가 형성될 때 남은 부분)부터 수천만 년까지 다양했습니다. 그러나 이 새로운 발견으로 볼 때, 고리는 매우 어린 것처럼 보입니다. 고리는 1억 년도 채 안 된 시점에서 형성되었으며, 아마도 최근에는 1천만년 전에 형성되었을 것입니다.
저들은 어디서 왔을까요? 카이퍼 벨트의 얼음 물체나 잘못된 혜성이 토성의 중력장에 얽혀 행성의 강력한 조수에 굴복하여 그들을 찢고 결국 물질을 갈아서 오늘날 우리가 알고 사랑하는 띠 고리를 만들었을 가능성이 있습니다.
자주하는 질문
토성은 몇 개의 달을 갖고 있나요?
토성에는 82개의 달이 있습니다.
토성의 고리는 몇 개입니까?
토성에는 7개의 고리가 있습니다.
토성의 7개의 고리는 무엇입니까?
토성의 매혹적인 고리 시스템은 주 고리(A, B, C, D, E, F, G)를 포함하여 몇 가지 별개의 구성 요소로 구성됩니다. 주로 얼음 입자로 구성된 눈에 띄는 B 고리는 가장 밝고 광범위합니다. 더 좁은 A 링은 복잡한 특징을 나타냅니다. B링과 A링 사이에 위치한 C링은 더욱 복잡함을 더하고, 섬세한 F링은 복잡한 땋은 머리와 매듭을 선보입니다. 또한 D 고리와 E 고리는 더 희미한 G 고리와 함께 각각 고유한 특성과 궤도 역학을 지닌 토성의 고리 시스템의 매혹적인 태피스트리에 기여합니다.
토성의 고리는 무엇으로 만들어졌나요?
토성의 광대한 고리 시스템은 크기와 구성이 다양한 고리 입자들의 매혹적인 배열로 구성되어 있습니다. 주 고리는 주로 얼음 입자로 이루어져 있으며, 주로 소량의 암석 물질과 얼음이 혼합되어 구성되어 있습니다. 이 입자들은 토성의 고리 시스템의 매혹적인 태피스트리를 만드는 반면, G 고리와 같은 더 희미한 고리는 이 천체 현상의 복잡한 아름다움에 기여합니다.
토성의 고리는 무엇으로 만들어졌나요?
NASA는 토성의 고리가 먼지로 코팅된 수십억 개의 작은 얼음 덩어리와 암석으로 구성되어 있다고 말합니다.
행성 토성은 몇 살입니까?
거대 가스 행성인 토성의 나이는 대략 45억년으로 추정되는데, 이는 태양계 자체의 나이와 비슷합니다.
토성의 고리는 몇 년에 사라지나요?
고리의 수명은 1억년도 채 안 남았습니다.
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