플루토와 세드나의 화학적 차이에 대한 새로운 통찰력
최근 연구 결과, 원거리 카이퍼 벨트에 위치한 또 다른 왜소 행성인 세드나와 플루토 간에 예상치 못한 화학적 차이가 발견되어 과학자들이 이들의 질량을 파악하는 데 도움을 주고 있다.
카이퍼 벨트는 해왕성의 궤도를 넘어 위치한 지역으로, 플루토와 여러 개의 잘 알려진 왜소 행성, 그리고 우리 태양계의 행성 형성 시대의 잔재로 여겨지는 몇몇 혜성을 포함하고 있다.
이번 연구의 주 저자이자 노스캐롤라이나 주 엘론 대학교의 연구원인 아멜리아 베타티는 “카이퍼 벨트의 천체들은 수십억 년 전의 조건에 대한 통찰을 제공하는 얼음으로 가득 찬 세계들입니다. 이를 분석하는 것은 행성 형성과 진화에 대한 우리의 이해를 깊게 만듭니다.”라고 설명했다.
최근 제임스 웹 우주 망원경 (JWST)에 의해 수행된 분광 관측에서 플루토의 표면에서 메탄과 에탄이 발견되었다. 이 둘은 외부 태양계에서 일반적으로 발견되는 휘발성 분자로, 행성 형성 시대의 잔재로 간주된다. 반면, 세드나는 플루토의 지름의 절반도 안 되는 크기임에도 메탄만을 보유하고 있었다.
베타티는 이 발견에 대해 “우리는 이 차이가 세드나의 작은 크기로 인한 약한 중력 때문이라고 이론화합니다. 이에 따라 메탄은 수십억 년에 걸쳐 우주로 탈출할 수 있지만, 에탄은 더 무거운 분자이기 때문에 남아있습니다.”라고 밝혔다. 플루토와 세드나 간의 이 주목할 만한 차이는 이러한 특정 탈출 메커니즘이 이들 먼 천체의 표면 구성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 새롭게 바라보게 한다.
베타티는 “세드나에서 메탄과 에탄의 탈출을 분석함으로써, 우리는 현재 표면 구성을 명확히 하기 위해 그 질량을 추정했습니다.”라고 언급하며 “세드나에서 메탄은 없고 에탄이 존재하는 것을 설명하기 위해 세드나의 최소 질량 추정치를 높여야 했으며, 이는 그 구조와 역사를 이해하는 데 도움을 주었습니다.”라고 덧붙였다.
연구에서 베타티와 NASA의 제트 추진 연구소 소속의 공동 저자 조나단 루닌은 세드나에서의 메탄과 에탄 수준을 모델링하고, 그들의 모델의 정확성을 혜성 67P/추리유모프-게라시멘코 데이터와 토성의 위성 엔셀라두스의 데이터를 통해 검증했다.
이러한 발견은 JWST의 관측과 함께 카이퍼 벨트와 그 너머에서 대기와 표면 구성의 진화 방식에 대한 이해를 한층 발전시킬 것이며, 태양계에서 가장 먼 천체에 대한 우리의 인식에 JWST가 제시하는 변혁적인 본질을 부각시킨다. 이 연구는 2월에 Icarus 저널에 게재되었다.