NASA의 주노, 목성의 위성 이오에서 처음으로 지하 열 측정

NASA의 주노 우주선이 목성의 위성 이오 표면 아래 열을 처음으로 직접 측정하여 태양계에서 가장 화산 활동이 활발한 천체의 얕은 지하에서 급격한 온도 구배를 밝혀냈습니다. 수요일 《Journal of Geophysical Research: Planets》에 발표된 이 연구 결과는 2023년 12월 30일과 2024년 2월 3일 두 차례의 근접 비행 중 수집되었으며, 당시 주노는 이오 표면에서 약 930마일(1,500km) 이내로 접근했습니다.

주노의 마이크로파 복사계(MWR) 장비로 수집된 데이터는 표면에서 불과 수 피트 아래에서 온도가 화씨 40도 이상 상승하는 것을 보여줍니다. 이는 태양열 가열만으로는 설명할 수 없는 훨씬 더 가파른 구배입니다. MWR은 원래 목성의 깊은 대기를 탐사하도록 설계되었지만, 행성의 갈릴레이 위성 중 세 개(가니메데, 유로파, 이오)를 연구하는 데에도 사용되었습니다. 이오의 화산암을 탐사할 수 있는 능력은 예상치 못한 발견이었습니다.

이러한 측정이 중요한 이유는 이오의 극심한 화산 활동이 조석 가열에 의해 구동되기 때문이며, 이는 유로파와 가니메데 같은 얼음 위성의 지하 바다에도 연료를 공급하는 기본 과정입니다. 지금까지 과학자들은 표면이나 분화를 통해 빠져나가는 열만 관찰할 수 있었습니다. 새로운 데이터는 열이 내부에서 표면으로 어떻게 이동하는지 특성화할 수 있게 해주며, 우주 전반의 조석 가열에 대한 통찰력을 제공합니다.

MWR 데이터는 관측된 열에 대해 두 가지 가능한 설명을 제시합니다. 첫째, 열이 전도성 지각을 통해 꾸준히 상승할 수 있으며, 배경 열 흐름은 평방미터당 1~3와트로 국지적으로는 온화하지만 위성 전체로 보면 지구 평균 열 출력의 최대 30배에 달합니다. 둘째, 신호는 약 30~35피트(9~11미터) 두께의 고화된 지각으로 덮인 냉각 용암류에서 비롯될 수 있으며, 이는 언제든지 이오 표면의 약 10%를 덮고 있습니다.

또한, 근접 비행을 통해 이오의 표면이 놀랍도록 매끄럽고, 60마일(100km) 이상 뻗어 있는 광활한 평원이 있음이 밝혀졌습니다. 표면 물질은 밀도가 매우 낮아 단단한 암석보다는 부석이나 푹신한 화산재와 비슷합니다. 이러한 발견은 불 같은 세계와 얼음 세계 모두에 대한 새로운 관측 지평을 열었으며, 이 기술은 유사한 마이크로파 장비를 사용하여 지구의 화산을 연구하는 데에도 적용될 수 있습니다.