NASA의 웹이 목성의 달 유로파 표면에서 탄소 원천을 발견

 (webbtelescope.org)
1P by GN⁺ | ★ favorite | 댓글 1개
  • 유로파의 얼음 표면에서 확인된 이산화탄소가 외부 충돌물이 아니라 지하 바다에서 왔을 가능성이 커, 생명 가능성 평가의 핵심 단서가 됨
  • 유로파는 짠 액체 바다와 암석 해저를 가진 것으로 알려졌지만, 그 바다가 탄소 같은 필수 화학 물질을 품고 있는지는 확인되지 않았음
  • 이산화탄소는 지질학적으로 젊은 Tara Regio에 집중됐고, 표면 얼음 교란이 지하 바다와 표면 사이 물질 교환 가능성을 뒷받침함
  • Webb의 NIRSpec 적분장 유닛은 200 x 200마일 해상도로 유로파 표면 스펙트럼을 제공해, 몇 분의 관측만으로 화학 물질 분포를 좁혀 봄
  • 같은 관측에서 수증기 플룸은 감지되지 않았지만, 플룸 활동이 시기별로 달라질 수 있어 존재 가능성까지 배제되지는 않음

유로파 지하 바다와 탄소 단서

  • 유로파는 태양계에서 생명에 적합한 조건을 가질 수 있는 소수의 천체로 꼽힘
  • 기존 연구는 유로파의 물-얼음 지각 아래에 짠 액체 바다와 암석 해저가 있음을 보여줌
  • 아직 불확실했던 핵심은 그 바다가 생명에 필요한 화학 물질, 특히 탄소를 포함하는지였음
  • Webb 데이터를 사용한 분석은 유로파 얼음 표면의 특정 지역에서 이산화탄소를 확인함
    • 이 탄소는 운석이나 다른 외부 원천이 아니라 지하 바다에서 왔을 가능성이 큼
    • 지질학적으로 최근 시기에 표면에 퇴적된 것으로 분석됨
  • 이번 발견은 유로파 바다의 잠재적 거주 가능성을 평가하는 데 중요한 단서가 됨

Tara Regio에 집중된 이산화탄소

  • Webb은 유로파 표면의 이산화탄소가 Tara Regio에 가장 많이 분포함을 확인함
  • Tara Regio는 지질학적으로 젊고 재표면화된 chaos terrain 지역임
    • 표면 얼음이 교란된 상태임
    • 지하 바다와 얼음 표면 사이에 물질 교환이 있었을 가능성이 있음
  • Hubble Space Telescope의 과거 관측은 Tara Regio에서 바다 기원 염의 증거를 보였음
  • 같은 지역에 이산화탄소도 강하게 집중돼 있어, 탄소의 궁극적 기원이 내부 바다일 가능성을 뒷받침함

Webb 관측 방식과 해상도

  • 두 연구팀은 Webb의 Near-Infrared Spectrograph인 NIRSpec의 적분장 유닛 데이터를 사용해 이산화탄소를 식별함
  • 이 장비 모드는 유로파 표면에서 200 x 200마일(320 x 320km) 해상도의 스펙트럼을 제공함
    • 유로파의 지름은 1,944마일임
    • 이 해상도 덕분에 특정 화학 물질이 어디에 있는지 파악할 수 있음
  • 이산화탄소는 유로파 표면에서 안정적이지 않음
    • 지질학적으로 최근 시기에 공급됐을 가능성이 큼
    • 젊은 지형에 집중돼 있다는 점도 이 해석을 강화함
  • 관측에 사용된 Webb 관측소 시간은 몇 분 수준임

수증기 플룸 탐색 결과

  • Villanueva 연구팀은 유로파 표면에서 분출되는 수증기 플룸 증거도 함께 찾음
  • Hubble Space Telescope를 사용한 연구자들은 2013년, 2016년, 2017년에 플룸의 잠정적 탐지를 보고한 바 있음
  • 새 Webb 데이터에서는 플룸 활동 증거가 발견되지 않음
    • 이 결과로 잠재적으로 방출되는 물질의 비율에 대한 엄격한 상한을 설정할 수 있었음
    • 다만 이번 비검출이 플룸 존재 자체를 배제하지는 않음
  • 플룸은 변동성이 있을 수 있고, 특정 시기에만 보일 가능성이 남아 있음
  • 이번 Webb 관측 시점에는 유로파에서 플룸을 감지하지 못했다는 점만 확실함

후속 탐사와 논문

  • NASA는 2024년 10월 Europa Clipper 우주선을 발사할 계획임
    • Europa Clipper는 유로파를 수십 차례 근접 비행함
    • 유로파가 생명에 적합한 조건을 가질 수 있는지 추가 조사함
  • 이번 발견은 NASA의 Europa Clipper와 ESA의 Jupiter Icy Moons Explorer인 JUICE 임무에 정보를 제공할 수 있음
  • 두 독립 논문은 9월 21일 Science에 게재될 예정임
  • 관련 논문:

함께 보면 좋은 글 β

GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • Europa에서 물을 담은 용기를 지구로 가져온다면, 수십억 년 전 행성급 충돌 이후 지구에 들어온 가장 큰 양의 새 물이 될지 궁금함
    잠깐 검색해 보니 “오늘날 지구의 물은 거의 50억 년 동안 여기 있던 같은 물이고, 새 물을 만들지는 못했으며, 아주 작은 일부만 우주로 빠져나갔다”는 식의 설명이 있었음
    잘 아는 분야는 아니지만 흥미로운 사고실험임

    • 가끔 사람들이 꼭 과학 배경지식을 갖고 있지는 않다는 걸 떠올리게 됨
      물 분자는 나눌 수 없는 것이 아니고, 많은 생물학적 과정이 수소와 산소를 분리하거나 다시 결합시켜 왔으며 산업 공정도 마찬가지임
      그래서 공기 중 산소 등으로부터 생기는 “새 물”은 꽤 많고, 혜성처럼 얼음이 섞인 천체 때문에 새 물·산소·수소도 지구에 비교적 자주 들어옴
    • “지구의 물은 거의 50억 년 동안 있던 같은 물”이라는 말은 큰 틀에서는 맞을 수 있지만, 여러 산업 공정의 부산물로 물이 엄청나게 만들어지고 그건 “새” 물이라고 볼 수 있음
      다만 전체 규모에서 보면 양이 미미하긴 함
    • 혜성은 가끔 떨어지고, 지구는 매년 우주에서 잔해 5000톤 정도를 모으니 때때로 물도 몇 톤씩 얻는다고 봄
    • “새 물을 만든다”의 정의에 따라 달라짐
      원유를 땅에서 뽑을 때 수소가 부산물로 생기고, 다른 산업 공정에서도 비슷함
      그 수소가 대기 중에서 산소와 타서 물이 되면 새 물이라고 볼 수 있음
      태양은 거대한 수소 덩어리이고, 큰 태양 플레어가 새 수소 원자를 지구로 가져와 산화되어 물이 될 수도 있음
      https://www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/Solar_Flare_S...
    • 수소-산소 로켓은 지구에서 수백만 갤런의 새 물을 만들어 왔고, 휘발유를 태워도 어느 정도 새 물이 생김

  • “NASA의 Webb”이라고 부르긴 하지만, 기술적으로 NASA가 소유하고 주로 운영한다 해도 처음부터 국제 프로젝트로 개발된 것임
    https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope#Par...

    • 미국 중심주의는 싫지만 여기서는 어느 정도 정당해 보임. 끝부분에서 ESA와 CSA도 굳이 언급하고 있음
      해당 문서에 따르면 NASA의 전체 비용은 97억 달러로 예상되고, ESA와 CSA의 기여는 각각 약 7억 유로와 2억 캐나다달러라고 함
      현재 환율 기준으로 유럽 7.0%, 캐나다 1.5%, 미국 91.5%쯤이라서, 결론은 캐나다 잘했다는 느낌임

  • 왜 목성의 임의의 위성 하나에 물이 그렇게 많을까? 그리고 태양계의 비슷한 크기 암석 천체들은 왜 다 그렇지 않을까?
    지구의 물보다 이쪽이 더 이상한 것 아닌가 싶음

    • https://en.wikipedia.org/wiki/Enceladus도 있으니, 물이 많은 위성이 하나만 있는 건 아님
    • Planetary Radio의 최근 에피소드에서 이 주제를 다뤘고, Io도 한때는 물의 세계였을 수 있다고 함
      https://www.planetary.org/planetary-radio/2023-lost-oceans-a...
      암석도 물을 많이 소비할 수 있음. 광물 구조 안에 물을 많이 흡수할 수 있어서, 물은 표면 바다만이 아니라 천체 내부에 얼마나 들어 있는지도 봐야 함
    • 태양계에는 물이 많음. 예를 들어 혜성은 대부분 물임
    • 물질은 무게나 밀도에 따라 서로 다른 궤도에 가라앉고 강착되는 경향이 있는지 궁금함

  • 이산화탄소 존재의 의미가 1) 우리식 생명에 필요한 재료라서인지, 2) 생명의 부산물일 가능성이 있어서인지, 아니면 둘 다인지 궁금함

    • 첫 번째에 가까움. 이산화탄소는 비생물학적 과정으로도 만들어질 수 있고 꽤 안정적이지만, “우리가 아는 생명”에는 필요함
      기체 산소라면 두 번째에 해당함. 반응성이 높아서 대기에서 감지된다면 계속 보충하는 어떤 활동이 있다는 뜻이고, 지구에서는 그 일을 생명이 함
    • 화성 대기에는 지구보다 단위 부피당 이산화탄소가 더 많음. 대기가 거의 없는데도 그렇기 때문에, 생명의 부산물이라는 쪽은 확실히 아님
    • 이산화탄소 농도의 빠른 변화는 생명 같은 무언가가 행성의 분자들을 재배열하고 있다는 단서가 될 수 있음
      사실 외계인들이 수백만 년 동안 분광기로 우리를 관측해 왔고, 우리가 여기 있다는 걸 추측했을지도 모른다고 봄

  • Europa는 상상력을 자극하는 태양계에서 가장 흥미로운 곳임. 말 그대로 수백 마일 깊이의 칠흑 같은 바다에 열수 분출공이 있고, 생명이 살기 좋아 보임
    Europa의 깊은 바다를 돌아다니는 리바이어던 크기 외계 생명체를 떠올리면 어린아이처럼 설레는데, 나만 이런지 궁금함

    • Europa Report 영화: https://www.youtube.com/watch?v=avzqYgtpdMQ 재미있게 봤음
    • Arthur C. Clarke 소설에 이런 문장이 있음
      “이 모든 세계는 너희 것이다 — Europa만 빼고.”
      “그곳에는 착륙을 시도하지 말라.”
      그래서 맞음. Clarke도 Europa가 특별하다고 봤음
    • Enceladus도 잊으면 안 됨. 거대한 바다가 있고, 거대한 간헐천을 우주로 쏘아 올린다는 장점도 있음
      우리 태양계에 해양 생명이 있는 세계가 최소 3개 있다면 멋질 것 같음
      https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/enceladus
    • 식물성 플랑크톤이 없는데 리바이어던 크기 동물이 가능할까? 열수 분출공은 태양보다 훨씬 적은 에너지를 제공할 것 같은데, 나도 잘 모르는 영역임

  • 그런 환경에서 미생물 하나라도 발견된다면, 우주에서 생명이 흔하다는 뜻에 가까움
    다만 사람들이 이해해야 할 또 하나는 “생명”과 “완전히 진화한 지적 생명”은 아주 다른 이야기라는 점임

    • 그렇지는 않음. 지구와 가깝기 때문에 공통 조상이나 공통의 전구 화학반응을 공유할 가능성이 훨씬 큼
    • 지구 생명과 공통 조상이 있다면 얘기가 달라짐. 그 경우에도 그것이 이 태양계에서 시작됐는지 아닌지를 다시 따져야 함

  • Linda Moulton-Howe가 “내부자” 증언을 다뤘는데, Europa의 얼음으로 덮인 바다 아래에 문어형 종족이 산다고 주장했다는 내용이었음
    Earthfiles의 어느 에피소드였는지는 모르겠지만, 사실이라면 흥미로움

  • Webb이 Europa를 촬영할 수 있나?

    • 다른 사람들이 말했듯이, 기사에 있는 게 그 이미지임. Europa의 정말 좋은 이미지를 보려면 조금 더 기다려야 함
      NASA의 Europa Clipper는 지구 외의 전 지구적 바다를 가진 세계를 탐사하는 첫 전용 임무이고, 2024년 10월 발사되어 2030년에 Europa에 도착할 예정임
      이 임무는 Europa의 표면과 내부를 조사해 생명을 지탱할 재료가 있는지 확인하고, 목성을 공전하면서 Europa를 약 50회 근접 통과할 예정임
      더 나은 위성 사진을 보고 싶다면 Juno의 이미지도 참고할 만함
    • NASA 발표에 “Europa Carbon Dioxide Distribution” 이미지가 NIRCam과 NIRSpec IFU로 실려 있다는 건, 가능하다는 뜻임
    • 맞음. 기사에 있는 NIRCam 이미지는 Webb 망원경에서 나온 것임
    • 기사에는 꽤 정확히 적혀 있음
      “두 팀은 Webb의 근적외선 분광기(NIRSpec)의 적분장 장치 데이터를 사용해 이산화탄소를 식별했다. 이 장비 모드는 지름 1,944마일인 Europa 표면에서 200 x 200마일(320 x 320킬로미터) 해상도의 스펙트럼을 제공해, 천문학자들이 특정 화학물질의 위치를 판단할 수 있게 한다.”
      NIRSpec에 대한 Wikipedia 문서: https://en.wikipedia.org/wiki/NIRSpec
    • 기사에 Webb이 찍은 Europa 이미지가 있음
답변달기