얼음 달에서 팽창 균열로 인해 내부 바다가 끓어 오르게됩니다.

2006년에 카시니 우주선은 토성의 위성 엔셀라두스의 남극 근처에 있는 "호랑이 줄무늬" 균열에서 뿜어져 나오는 간헐천 커튼을 기록했습니다. 때로는 초당 200kg의 물이 뿜어져 나옵니다. 새로운 연구는 수천 년에 걸친 냉각 주기 동안 팽창하는 얼음이 때때로 달의 얼음 껍질을 깨고 내부 바다를 밖으로 내보내는 방법을 제안하여 간헐천에 대한 가능한 설명을 제공합니다.

Enceladus의 지름은 약 504km(313마일)로, 가장 긴 지점에서 영국의 길이와 비슷합니다. 달은 20-30킬로미터(12.4-18.6마일) 두께의 얼음으로 덮여 있고 표면 온도는 약 -201섭씨(-330화씨)이지만 NASA의 카시니-호이겐스 임무에서 얻은 10년 간의 데이터는 깊은 액체에 대한 증거를 제공했습니다. 얼음 껍질 안의 바다가 계속되는 "극저온 화산 활동"을 통해 우주로 탈출합니다. 그처럼 작고 추운 세계가 어떻게 그렇게 많은 지질 활동을 지속할 수 있는지는 지속적인 과학적 수수께끼였습니다.

 

AGU의 high-impact 저널인 Geophysical Research Letters 에 발표된 이번 연구의 주저자이자 캘리포니아 대학교 데이비스(University of California, Davis)의 지구 물리학 조교수인 Max Rudolph는 "이는 과학자와 일반 대중의 관심을 모두 사로잡았습니다."라고 말했습니다. , 모든 지구 및 우주 과학에 걸쳐 즉각적인 영향을 미치는 짧은 형식의 보고서.

Rudolph와 그의 동료들은 물리학 기반 모델을 실행하여 표면의 균열이 바다에 도달하여 분출을 일으킬 수 있는 조건을 매핑했습니다. 이 모델은 토성 주위를 도는 엔셀라두스의 궤도 변화와 관련하여 1억 년 규모로 지속되는 온난화 및 냉각 주기를 설명합니다. 각 주기 동안 얼음 껍질은 얇아지는 기간과 두꺼워지는 기간을 겪습니다. 두꺼워지는 것은 호수의 얼음처럼 아래로 자라는 얼음 껍질의 바닥에서 얼어붙어 발생한다고 Rudolph는 말했습니다.

 

압력 상승

아래 바다에 이 아래쪽으로 팽창하는 얼음에 의해 가해지는 압력 은 연구자들이 Enceladus의 간헐천을 설명하기 위해 제안한 가능한 메커니즘 중 하나입니다. 외부 얼음 껍질 이 식고 두꺼워짐에 따라 얼음은 물보다 부피가 더 크기 때문에 아래 바다의 압력이 증가합니다. 증가하는 압력은 또한 얼음에 응력을 발생시켜 유체가 20-30km 떨어진 표면에 도달하는 경로가 될 수 있습니다.

 

새로운 연구는 바다의 압력이 엔셀라두스 표면에 보이는 호랑이 줄무늬 균열을 만들기에 충분할 가능성이 있음을 발견했습니다. 그러나 해양 압력과 열 수축을 모두 고려할 때 압력은 수면 위로 물을 짜낼 만큼 충분히 크지 않을 것이라는 사실을 그들은 발견했고, 간헐천에 대해 제안된 설명을 배제했습니다.

 

미키 나카지마(Miki Nakajima) 천문학 조교수는 "제안된 모델이 엔셀라두스의 남극에서 다중 균열(호랑이 줄무늬)의 형성으로 이어질 수 있는 초기 균열의 형성을 설명할 수 있다는 것이 흥미롭다"고 말했습니다. 루돌프의 연구에 참여하지 않은 로체스터. 그녀는 Rudolph의 팀의 제안을 "고귀하고 유망한"이라고 부릅니다.

 

Rudolph는 Nakajima와 Andrew Ingersoll이 2016년 연구에서 처음 제안한 메커니즘이 분화를 설명할 수 있다고 말했습니다. 이 연구원들은 이 균열에 들어가는 물이 우주에 노출되어(엔셀라두스에는 대기가 없음) 진공에 도달하면 자발적으로 끓는다고 제안했습니다.

 

루돌프는 이것이 엔셀라두스 표면의 모습과 일치한다고 밝혔습니다. 엔셀라두스는 표면 의 균열에서 한랭용암 흐름이 누출되었다는 증거를 보여주지 않습니다 .

 

한편, 일부 증거는 목성의 위성 유로파, 지구 자체의 달 크기 정도의 또 다른 얼음 세계도 비슷한 분출을 할 수 있음을 보여줍니다. 그러나 그곳에서 진행되는 활동에 대해서는 덜 알려져 있습니다.

 

그러나 이러한 해양 압력과 자연적인 분출의 메커니즘은 유로파에서 일어날 수 있는 극저온 화산 활동을 설명할 수 없다고 Rudolph는 말했습니다. 이러한 분출의 잠재적 원인을 확인하려면 해당 달에 대한 추가 연구와 관찰이 필요합니다. Rudolph는 Europa의 지질학적 과정에 대해 더 많이 배우기 위해 NASA에서 현재 우주선을 조립하고 있는 Europa Clipper 임무를 기대하고 있습니다.