오늘 세계적 학술지 사이언스(Science)에 게재된 논문에서 NASA 뉴 호라이즌스 과학 연구팀은 명왕성이 지질학적으로 활발히 살아 숨쉬는 천체라는 결정적 증거를 제시했다. 명왕성의 상징인 하트 모양의 서쪽 날개를 구성하는 거대한 질소 얼음 분지 '스푸트니크 평원'이 행성 심부의 지열로 구동되는 열대류 순환을 겪고 있음이 확인되었다.

약 40켈빈(영하 233도)에 달하는 극저온 환경에서 질소 얼음은 지구의 물 얼음과 전혀 다르게 거동한다. 명왕성의 암석핵에서 방출되는 미세한 방사성 동위원소 붕괴열에 데워진 지하 질소 얼음은 거대한 열대류 기둥으로 솟아오른 뒤, 표면에서 냉각되어 다각형 단층 경계를 따라 다시 가라앉는다.

태양계 변방에서 관측된 레일리-베나르 대류 현상

이번 연구는 스푸트니크 평원에 펼쳐진 직경 20~40km 크기의 다각형 얼음 셀 구조의 수수께끼를 완벽히 해결했다. 정밀 3차원 입체 지형 측정 결과, 각 셀의 중앙부가 가장자리보다 수십 미터 융기되어 있어 상승하는 대류류의 명확한 특징을 보여주었다.

명왕성 저온 분지 지질학적 물리량
물리적 특성 측정 및 추정값 지구 유사 현상 과학적 의미
대류층 두께 8~10 킬로미터 지구 상부 맨틀 대류 셀 표층의 지속적인 갱신 유지
대류 순환 주기 50만 ~ 100만 년 해저 확장대 순환 주기 운석 충돌구의 완전한 부재 설명
핵 심부 열류량 2.5 ~ 3.2 mW/m² 대륙 지각 열류량 장기 방사성 붕괴열 보존 입증
빙하 조성비 98.5% N₂, 1.2% CH₄ 지구 극지 빙상 혼합물 유체 점성 및 유동 메커니즘 지배

카이퍼 벨트 천체들의 우주생물학적 가능성

이번 발견은 카이퍼 벨트의 소천체들에 대한 기존 인식을 완전히 바꾸어 놓았다. 태양계 외곽의 왜소행성들은 정적인 얼음 덩어리가 아니라, 복잡한 대류 지질을 형성하고 얼음 지각 아래에 액체 바다를 품을 수 있는 열적 관성을 지니고 있음이 증명되었다.

“명왕성은 행성 과학 교과서를 다시 쓰게 만들었습니다. 태양에서 50억 킬로미터 떨어진 칠흑의 어둠 속에서 내부 열로 빙하 바다가 꿈틀대고 있다는 사실은 역동적 지질학의 위대한 보편성을 입증합니다.”

NASA는 보정된 관측 데이터 세트를 행성 데이터 시스템(PDS)에 영구 보존하여 미래 외태양계 탐사선 설계를 위한 핵심 기초 자료로 활용할 방침이다.

Sources

NASA 뉴호라이즌스 명왕성 행성과학 천문학 스푸트니크평원 우주탐사