타이탄
[ Titan ]
토성의 위성 중 가장 크다. 1655년 네덜란드의 호이겐스가 발견하였다. 평균광도는 8.3등이고, 공전주기는 15일 23시간 15분 32초, 지름은 5,150㎞이다. 목성형 천체 중 유일하게 지구와 같이 질소가 대기의 주성분을 이루며 메탄가스가 일부 포함되어 지구와 가장 닮은 천체이다.
타이탄의 실제 컬러 영상은 tholin을 비롯한 여러 탄소수소 및 질소 화합물 때문에 오렌지색으로 보이지만
이 영상으로는 표면이 보이지 않기때문에 오른쪽 처럼 가상 컬러 처리를 한 적외선 영역 이미지로 보여준다.
태양계 위성 중 가장 짙은 대기를 가지고 있다
토성의 위성을 가장 먼저 발견했다는 것 증명하기 위해 라틴어 암호로 발표 - 그는1656년 <토성의 달에 관한 새로운 관측>이란 논문에서 “그것은 황도 쪽으로 기운 납작하고 얇은 고리로 둘러싸여 있고, 그 고리는 어디에도 닿아 있지 않다”라고 암호화된 문장을 발표했다.
1655년 네덜란드의 물리학자이며 천문학자인 크리스티안 호이겐스(Christiaan Huygens)가 발견하였다. 태양계 주요 행성의 명칭은 그리스 로마 신화에서 유래하는데, 타이탄도 그리스 신화에 나오는 신족(神族) 티탄의 영어식 발음이다.
평균광도는 8.3등이고, 공전주기는 15일 23시간 15분 32초이다. 지름은 5,150㎞인데, 지금까지 발견된 토성의 31개 위성 가운데 가장 크다. 수성이나 소행성 134340(명왕성)보다 크고, 달의 크기의 1.5배이다. 표면온도는 영하 178℃이다.
1943년 대기층이 있다는 것이 밝혀졌는데, 대기의 주성분은 지구와 같은 질소이고 메탄가스가 일부 포함되어 있다. 지구형 천체에서 지구 이외에 이러한 대기를 가진 곳은 타이탄이 유일하다. 곧, 이 위성은 지구와 가장 닮은 천체로서 바람과 비, 화산활동, 지각운동에 이르기까지 지구에서 일어나고 있는 것과 같은 모든 현상들이 타이탄의 표면을 형성한 것으로 보인다.
2004년 7월 미국과 유럽의 공동 토성탐사선 '카시니-호이겐스'호가 토성 궤도에 진입하여 근접 촬영한 결과, 얼어붙은 표면에 지구 생명체의 기원으로 생각되는 다량의 탄소 함유 유기물질들이 존재하는 것으로 파악되었다. 또 금성에서 발견되는 용암 흐름을 닮은 줄무늬와 바위로 추정되는 삼각형 모양의 융기, 유기물질이 포함된 얼어붙은 호수 같은 모습도 관측되었다.
<출처 : 두산백과>
This is the real image of Saturn, taken by the robotic spacecraft Cassini.
Saturn eclipsing the sun, with the Earth visible in the upper left section of Saturn's rings(3rd picture)
토성의 62개 위성 중에서 제일 크며, 태양계 전체 위성 중 목성의 가니메데에 이어 두번째 크기이다.
지구, 달과 비교한 타이탄의 크기. 타이탄은 달의 1.5 배 지름으로 거의 달과 화성 중간 정도 크기의 거대 위성이다.
타이탄의 표면은 얼음+암석이 주를 이루며 짙은 대기가 존재한다. 표면은 꽤 젊은편에 속하며 평평하고 크레이터의 충돌 흔적이 거의없으며 산과 얼음으로 보이는 지형들도 있고 지구와 같이 비,바람 등의 기상현상이 일어나고 있다. 대기는 대부분 질소로 이루어져 있고 소량의 메탄과 에탄이 혼합되어있다. 그래서 비가 내리면 물이 아닌 메탄의 비가 내린다.
생명체의 존재 가능성
태양계에서는 희귀하게도 대기가 존재하는 위성이고, 그것도 제법 진한 편에 속한다. 질소(97%)와 메탄(2%)으로 이루어져 있으며 표면기압이 지구의 약 1.6배. 촬영시 표면이 흐리게 보일 정도의 두꺼운 구름층은 메탄과 에탄 덩어리 구름이며 누런 색이거나 붉은 색이다. 이 구름층이 2층 구조로 존재하며 내부에서는 액체 메탄 비가 내린다! 때문에 지구에서 물이 순환하는 것처럼 타이탄에서는 메탄이 순환하고 파도도 친다고 한다.
타이탄은 태양에서 먼 만큼 온도가 매우 낮다는 약점이 있다. 평균 온도는 영하 179도. 최대 온도로 잡아도 영하 99도이다(…). 타이탄의 이런 막장스러운 기후는 과거 1억 년 동안 변함이 없었다. 이렇게 온도가 낮으니 메탄이나 에탄이 액체로 흐르는 환경이 형성된 것이다. 실제로 타이탄에는 액체상태의 호수와 바다도 존재한다. 지구가 지금의 환경이 된 것은 태양과 가까워 각종 유기화합물의 활동 조건에 맞는 온도와 물이 제공되었다는 점인데, 얼음층은 타이탄의 지하에 풍부하게 존재하는 것으로 추정되지만 낮은 온도 때문에…. 단, 수십억 년 후 태양이 거성화 되어 온도가 올라가면 이 문제는 해결될 수 있을 것이다. 그때까지 인류가 멸종되지 않았다면.
또, 중력이 지구의 1/8정도다. 중력이 낮고 기압이 높아 메탄으로 이루어진 비가 슬로우 모션처럼 내린다. 약한 중력과 짙은 대기층을 고려하면, 만약 인간이 타이탄 표면에 우주복을 입고 서 있다면 팔을 좀 휘젓는 것만으로 공중에서 헤엄을 치면서 떠다닐 수 있다.
토성으로 발사된 탐사선 카시니-하위헌스 호(카시니-호이겐스 호)가 타이탄에 대한 자세한 정보를 탐사한 덕에 타이탄의 환경은 원시지구의 모델과 유기화합물로부터 생물체의 발현의 관계를 밝히는 귀중한 정보로 활용되고 있다. 카시니-호이겐스 호에서 관측한 자료를 바탕으로 생명체의 존재 가능성을 주장하는 학자들이 나오기도 했다. 또 지표 아래에는 바닷물이 있을 것으로 추정돼 이 바다 안에서 생명체가 발견될 가능성이 제기되고 있다. 그런데 이 바닷물이 사해보다 염분이 높을 것 같다는 추정이 나왔다. 여기에 따르면 생명체가 살기 부적합하다고...
<출처 : 엔하위키 미러>
타이탄의 상상도
바다나 호수처럼 보이는건 메탄이라고 한다. 지구와 굉장히 흡사하다.(출처: 태양계의 흥미로운 위성 타이탄)
토성 궤도 카시니 탐사선의 개념도. NASA
지난 1997 년 미국 나사와 유럽 우주국의 협력으로 발사된 카시니 탐사선은 2004 년 토성 궤도에 진입한 이래 토성과 그 위성, 고리에 대해서 매우 상세한 정보를 지금까지 계속보내고 있다. 토성에 위성들 가운데는 여러가지 흥미로운 것들이 존재하지만 그 중에서도 가장 크고 복잡한 지형을 가진 위성인 타이탄이 가장 중요한 연구 목표라고 할 수 있다. 카시니는 호이겐스 탐사선을 타이탄 표면에 내려보내 최초로 외행성의 위성 표면을 탐사한 것은 물론 지금도 연장 미션을 통해 타이탄을 탐사하고 있다.
● 타이탄의 대기와 기상 현상
카시니의 관측 결과로 인해서 과학자들은 뜻밖에도 타이탄의 대기가 지구보다도 더 복잡하고 다양한 구조를 지녔다는 것을 알게되었다. 심지어 타이탄 궤도에서 육안으로 보더라도 이를 구별할 수 있을 정도이다.
타이탄은 대기의 98.4% 가 질소이며 1.6% 는 메탄으로 되어있는데 제일 아래의 층에는 질소와 메탄이 반응해서 생긴 유기 화합물 때문에 노란색으로 보이는 대류 및 성층권이 존재하며 그 위로는 태양에서 나온 자외선에 의해 메탄 분자가 에탄 (Ethane) 이나 아세틸렌 (Acetylene) 등의 화합물로 변해서 여러 파장대의 색깔을 보이는 무지개 같기도 한 층들을 이루게 된다. 타이탄의 거대한 이온권은 지구의 이온권과 비교했을 때 훨씬 복잡한 구조를 지니는 것 같다. 그리고 여기에 존재하는 유기 화합물의 다양성은 지구 대기와는 비교할 수 없을 정도다.
타이탄의 특징적인 노란색은 아마도 톨린 (tholin) 이라는 타르 같은 유기 화합물의 영향이 큰 것으로 보이는데 훨씬 대기 상부에서 태양광선과 우주에서 날아오는 에너지 입자에 의해 다양한 탄화수소 및 질소 화합물이 합성되어 대류권으로 내려오는 것 같다. 비록 미약하다고는 해도 태양에너지는 타이탄에서 다양한 물질들을 합성하는 에너지의 원동력으로 생각된다.
가시광 영역에서 본 실제 타이탄 대기의 칼러 사진 (매우 여러층으로 구성된 것을 알수 있다) & 타이탄의 간략한 대기 구조. NASA
또 한가지 카시니가 관찰한 타이탄의 놀라운 기상현상은 거대 구름의 존재다. 현재까지 타이탄이야 말로 태양계에서 유일하게 기상현상을 일으키는 위성이다. 2006년 카시니는 타이탄의 북극지역에서 엄청난 크기의 구름을 발견하는데 이 구름은 약 40 km 고도에 존재했으며 약 1-3 마이크로미터 수준의 입자로 구성되어 있었다. 과학자들은 이것이 주로 에탄으로 구성된 구름일 것으로 추정했다.
이 구름의 지름은 무려 2400km에 달해 대륙을 덮을 만한 크기였으며 적어도 한달이상 지속되었다. 과학자들은 아마도 이 구름이 메탄과 에탄을 비롯한 응결된 탄화수소로 구성된 것이며 일부는 뭉쳐서 서서히 지표로 눈이나 비처럼 떨어지고 있을 것으로 예상했다. 이것은 거대한 비구름 내지는 눈구름인 셈이다. 다만 내리는 것은 탄화 수소의 눈과 비이기 때문에 하늘에서 천연가스가 내리는 것 같은 상황인 셈이다.
Saturn’s largest moon and the only known extraterrestrial body with a hydrologic cycle similar to the Earth’s,
where methane rains down on Titan surface much like water falls to the Earth.
This artist’s rendition shows a methane rainstorm. (by Michael Carroll, based upon radar mapping data from Cassini)
● 타이탄의 지표와 기후
앞서 이야기한 타이탄의 복잡한 대기와 다양한 기후는 타이탄 역시 지구에서 볼 수 있는 것 같은 다양한 지형을 가지고 있을 것이라는 추측을 가능하게 만든다. 따라서 타이탄 지표에 착륙한 호이겐스가 보내올 영상에 큰 기대를 걸고 있었으나 아쉽게도 호이겐스가 보내온 화면은 지표에 돌과 자갈 처럼 보이는(실제로는 물이 얼어서 생긴 얼음으로 보임) 황량한 표면이었다. 과학자들은 타이탄의 표면에서 액체로 존재할 수 있는 메탄, 에탄, 프로판 등의 탄화수소로 이루어진 강과 호수를 볼 수 있도록 호이겐스를 액체 표면에도 착륙할 수 있는 특수 구조로 제작했으나 그냥 단단하고 황량한 얼음 황무지에 착륙한 것이다. 착륙 지점에는 약 18 km 두께의 메탄 구름이 존재해서 선명한 영상을 얻기는 힘들었다.
The Huygens probe landed on a soft, sandy riverbed. The rocks you see are most likely made of water ice.
호이겐스가 보내온 지표 영상을 선명하게 이미지 처리한 것. 실제는(우측) 지표 부근도 뿌옇게 보이는 상태다.
Titan descent animation video.
At the end of touchdown, you’ll see the shadow of the parachute – amazing!
Simulation of how the probe landed, based on data sent back by Huygens.
The winds of Titan – listen to the sound
고도16.2km 지점에서 찍은 사진
하지만 호이겐스는 착륙하는 과정에서 타이탄에 실제 강과 호수가 있다는 사실을 발견했다. 호이겐스가 고도 16.2 km 에서 찍은 사진에는 강이라고 볼 수 밖에 없는 지형이 발견되었다.
호이겐스가 착륙한 것은 2004 년 12월 25일이었는데 이후에도 카시니는 타이탄에 여러 차례 근접해 다양한 관측 기기로 타이탄의 대기와 표면을 조사했다. 특히 카시니에는 지구보다 두터운 타이탄의 대기를 뚫고 지표를 관측할 수 있는 합성 개구 레이더 (Synthetic Aperture Radar SAR) 가 탑재되어 있다. 반사된 레이더를 분석하면 이것이 액체에서 반사된 것인지 울퉁불퉁한 표면에서 반사된 것인지를 알 수 있다. 그 결과 타이탄에는 큰 바다보다는 무수히 많은 호수들이 존재하는 것으로 나타났다.
합성 개구 레이더가 관측한 타이탄의 북극지역의 가상 칼라 이미지. 파란색으로 보이는 부분은 호수로 생각되는 지형. NASA
위의 이미지에서 처럼 타이탄에는 주로 액체 상태의 메탄과 에탄이 주성분이 되는 호수들이 다수 존재한다. 이것들 가운데 가장 큰 축에 속하는 것들은 바다라는 의미의 Mare (maria) 라고 부르고 있는데 대표적인 것은 지구의 카스피해 만한 면적을 가진 호수인 크라켄 마레(Kraken Mare) 로 현재까지 관측된 것 가운데 가장 큰 호수이다. (위의 사진에서는 왼쪽) 그리고 그 다음으로 큰 호수는 리지아 마레(Ligeia Mare) 로 위의 사진에서 전체 모습이 다 보이는 오른쪽의 호수이다. 각각 크라켄 해와 리지아 해로 부를 수 있겠다. 마지막으로 가장 작은 푼가 마레(Punga Mare)가 있는데 위의 사진에서 한 가운데 있는 가장 작은 호수이다. 이것들 보다 작은 호수들은 호수라는 의미의 lacus 로 부르고 있다.
합성 개구 레이더는 타이탄의 크라켄 마레와 리지아 마레 해안에서 잘 발달된 강과 지류 처럼 보이는 것들을 발견했다. NASA
이것은 어느 정도 미리 예측되었던 것이지만 지구 이외의 천체에서 처음으로 액체가 실제 흐르고 있는 강을 발견한 것이기도 하다.
Sunny Seas on Titan
앞서 타이탄 지표의 평균 기온이 - 179 ℃ 라고 이야기 하긴 했지만 이것이 모든 지역의 기온이 그 정도라는 의미는 물론 아니다. 지구의 평균 기온도 14 ℃ 정도지만 계절, 위도와 지역에 따라 그 차이가 큰데, 타이탄에서도 마찬가지 현상이 일어나며 현재는 북반구가 겨울이라 북반구에 거대한 호수가 형성되어 있다.
즉 기온이 내려가면 증발하는 것보다 더 많은 메탄과 에탄등이 응결되어 비나 눈이 되어 내리고 액체 상태의 큰 호수와 바다를 형성하는 반면 기온이 올라가면 반대로 증발하는 양이 많아져 호수와 바다가 줄어들거나 사라지는 현상이 일어난다는 것이다. 겨울과 여름의 주기는 지구처럼 남북이 반대이며 대략 15년 정도 계절이 지속되는 것으로 생각되지만 보다 상세한 관측이 필요하다.
카시니가 찍은 2004년과 2005년 사이 남극의 온타리오 호수와 주변의 구름.
과학자들은 이 구름에서 메탄/에탄/프로판등으로 구성된 비가 내려 새로운 호수를 형성하고
온타리오 호수 (대략 길이 235 km 정도 길쭉한 호수 )에 액체를 추가로 공급한 것으로 보고 있다.
온타리오 호수는 타이탄에서는 남극에 존재하는 유일한 거대 호수이다.
현재까지 발견된 호수들은 특히 북극에 집중적으로 존재하며 중위도 이하 - 이른바 온대 및 열대라고 생각할 수 있는 지역 - 에서는 발견되지 않는데 이것이 의미하는 바는 아마도 타이탄의 중위도 및 저위도 지역의 기온이 따뜻해서 탄화수소의 비가 내려도 곧 다시 증발하게 되는 것으로 보인다.
분명한 것은 남극에도 호수가 북극보다 작지만 존재하고 있다는 사실이다. 또 과학자들은 아마도 구름이 비가 되어 내린 후 호수를 형성하거나 기존의 호수를 더 크게 만드는 기상 현상이 일어나고 있으며 우리가 그 모습을 남극에서 관측했을지도 모른다고 생각하고 있다.
보이저 1호가 찍은 토성과 그 위성들. NASA
토성 근방에 타이탄의 경우 토성을 중심으로 보면 적도에서 거의 수평인 궤도를 돌고 있지만
토성의 자전축이 기울어져 있어 태양을 중심으로 보면 기울어진 공전궤도를 돌고 있다.
타이탄은 토성을 따라 태양 주위를 29.4571 년 마다 한번 공전하게 되는데 태양에서 토성까지 거리가 변함에 따라 태양에너지의 양도 따라 변하게 된다. 타이탄은 토성의 크기와 토성과의 거리를 생각했을 때 토성에 아주 근접해서 돌고 있다. 따라서 지구의 달 처럼 타이탄의 자전 및 공전 주기는 동기화 되어 있고 타이탄의 한쪽 면만 계속 토성을 따라 돌고 있다. 또 공전 궤도나 자전축 모두 거의 원과 수직이다.
그러나 토성 자체는 지구와 거의 비슷한 정도인 26도 정도로 자전축이 기울어져 있다. 이것이 의미하는 바는 사실상 타이탄의 공전 궤도가 태양 광선 방향에서 거의 그 정도 수준으로 기울어져 있다는 것이다. 이에 따라 타이탄에서는 대략 토성의 공전 주기와 비슷한 29.5년 마다 계절의 변화가 일어나게 된다.
Panoramic view of the surface of Titan as seen by the European Space Agency's Huygens probe as it descended to the surface.
Huygens was the first spacecraft to land on an alien moon. (ESA/NASA/JPL/University of Arizona)
18km 상공에서 본 타이탄의 지표
● 타이탄의 지형
타이탄의 두껍고 유기화학물이 풍부한 대기 때문에 카시니 탐사선으로도 지구에서처럼 선명하게 지표를 관측하기 어렵다. 적어도 가시광 영역에서는 말이다. 과학자들은 이런 문제를 극복하기 위해 카시니에 적외선 영역 관측 장치는 물론이고 합성 개구 레이더 (SAR) 등 짙은 대기를 뚫고 표면을 관측할 수 있는 장비를 탑재했다.
타이탄의 지표는 두꺼운 대기와 다양한 기상현상, 타이탄의 독특한 지질 구조, 그리고 표면을 흐르는 액체 (물대신 탄화수소)의 존재로 인해 매우 다양하면서 지질학적으로는 지표의 생성이나 침식활동 등이 매우 활발할 것으로 예상되었다. 지표를 계속 변화시킬 수 있는 화산 활동 같은 것도 보이기에...
하지만 카시니가 합성 개구 레이더로 관측한 타이탄 표면의 특징은 생각보다 아주 평탄했다. 즉 지구에서 볼 수 있는 것과 같은 거대한 산맥이나 깊은 바다같은 지형은 존재하지 않았다. 다른 위성에서는 흔한 충돌 크레이터 역시 거의 보기 힘들다. 대부분의 지형은 높이 차이가 150 미터 수준인 것으로 생각되며 타이탄의 크기를 고려할 때 매우 매끈한 지형이라고 할 수 있다. 물론 나중에 설명할 얼음 화산도 존재하지만 대개 산이라고 해도 수백 미터에서 1 km 정도 높이로 지구나 화성에 비해 높이가 낮다.
타이탄 지형의 또 다른 특징은 지표에 밝은 부분과 어두운 부분이 극명하게 나누어 진다는 점이다.
적외선 영역에서 타이탄 지표는 밝은 부분과 어두운 부분이 명확하게 구분된다.
2011년 4월. 나사에서 공개한 타이탄의 지형도(클릭하면 원본) & 샹그리라(Shangri - la)와 제나두 (Xanadu)
위의 지도에서 볼 수 있듯이 타이탄의 중위도 지역에는 꽤 넓직한 어두운 지역이 존재하며 이 중에서 가장 인상적인 곳이 샹그리라(Shangri - la) 와 제나두 (Xanadu)이다. 우측 사진 가운데 어두운 부분이 샹그리라, 그 보다 오른쪽 아래 적도부근에 보이는 밝은 부분은 제나두(Xanadu)이며 크기는 호주 만 하다.
아직 까지 과학자들은 이와 같은 지형의 차이가 생기는 명확한 원인에 대해서는 잘 모르고 있다. 더 자세한 관측이나 지상 관측이 이루어져야 할 것으로 생각되는데, 한가지 가설은 밝은 지형은 현재 얼음으로 구성된 지표이며 언덕과 작은 계곡들이 있는 반면 어두운 부분은 과거 탄화수소 화합물로 구성된 바다가 있다가 현재는 말라버린 상태로 침전물이 남아 있다고 보는 것이다. 하지만 현재 단계에서는 정확히 알기는 어려워 보인다.
타이탄의 어두운 부분에 대해서는 사실 카시니가 도달하기 이전부터 이런 지형의 존재를 알고 있었기에 아마도 액체로 된 어두운 타르같은 탄화수소의 바다일 것이라고 생각했었다.
하지만 카시니에 의해 관측된 자료는 이 지역이 완전히 마른 지형으로 액체로 된 부분이 없다는 것을 알려주었다. 대신 여기에서 발견된 독특한 지형은 바로 거대한 모래 사구 같은 줄무니들이었다.
이런 모래 사구 지형은 폭이 1 km, 높이는 최대 330 미터, 길이는 수십에서 수백 km 에 달한다. 왜이런 거대 사구 지형이 생겼는지에 대해서 한가지 가설은 타이탄에 존재하는 바람 이외에 지구 달 사이 조석력 (Tidal force) 보다 400 배나 강한 타이탄 - 토성 사이의 조석력에 의한 힘이 바람을 만드는 것으로 생각된다.
그렇다면 모래에 해당되는 물질은 무엇이냐라는 질문이 생기는데 여기에 대해서는 아마도 얼음 결정 형태의 유기 화학물일 가능성이 높아 보인다. 일종의 얼어버린 석유같은 물질일 가능성이 있는데 정확하게는 알 수 없는 상태다.
▶ 지구의 나미브 Namib 사막의 모래 사구 (위) 와 타이탄에서 발견된 거대한 모래사구(dune) 같은 지형 (아래)
● 얼음 화산과 내부 구조
타이탄의 가장 흥미로운 지각활동은 바로 얼음 화산 (Cryovolcano) 일 것이다. 이러한 얼음 화산은 타이탄의 내부 구조에 기인한다.
타이탄은 암석과 얼음으로 구성된 위성이다. 지구에도 물이 있다고 생각할 순 있겠지만 지구 자체의 질량을 생각할 때 지표위에 일부 존재하는 물의 양은 그다지 많지 않다. 마치 농구공을 물로 씻고 나서 농구공 표면에 남아 있는 물기 수준이라고 할 정도다. 하지만 타이탄은 구성 성분 중 상당량이 얼음과 물인 것으로 생각된다.
타이탄의 밀도는 1.88 g/cm3 인데 이보다 작은 크기인 달이 3.35 g/cm3 인걸 생각하면 꽤 밀도가 낮은 편이다. 이것이 의미하는 바는 타이탄을 구성하는 물질이 무거운 암석 성분외에 가벼운 물도 꽤 있다는 의미다. 아마도 밀도차이에 의해서 타이탄의 핵은 암석질로 구성되어 있고 그 위에 물 - 얼음 층이 존재하며 얼음의 지각이 있고 다시 그 위에는 질소와 탄화수소의 대기가 존재하는 것으로 보인다. (물론 일부 액체 탄화수소층도 존재)
타이탄 내부는 위의 이론적인 추정에서 처럼 내부는 거대한 암석 코어이고 그 위에 고압의 얼음 (ice VI) 가 존재하며 다시 그위의 내부의 높은 온도로 인한 액체의 바다가 존재하며 다시 그위에 얼음의 지각이 존재하는 구조로 생각된다. 이와 같은 구조는 타이탄의 내부가 온도가 높을 것으로 추정하는 것인데 (즉 액체 상태의 물이 존재할 수 있도록) 그렇게 믿는데는 이유가 있다.
앞서 이야기 했듯이 타이탄과 토성 사이의 조석력은 지구 - 달과는 비교도 되지 않을 만큼 거대하다. 이로 인해 타이탄은 최대 10 미터씩 길이가 늘어났다 줄어드는 것 같다. 이것이 의미하는 바는 내부에서 조석 작용에 의해 결국 상당한 열에너지가 발생하게 된다는 것이다. 이 에너지는 타이탄을 토성에서 조금씩 멀어지게 하지만 대신 마찰에너지에 의해 열에너지를 발생시킨다. 그러면 내부에는 지구의 맨틀같은 액체 상태의 물이 존재할 수 있다.
이런 액체 상태의 물에는 여러가지 탄화수소를 비롯해 암모니아 같은 물질도 같이 녹아 있는 것으로 생각된다. 그리고 지구에서와 비슷하게 얼음 지각이 약한 곳을 타고 마그마 처럼 물과 얼음이 분출하는 얼음 화산이 존재할 것으로 생각된다. 물론 구체적으로 진짜 분출하는 얼음 화산을 찾을 수 있으면 확실한 증거가 되겠지만 불행히 두터운 구름층을 뚫고 이런 세세한 부분까지 관찰하기는 쉽지 않다.
다만 현재까지 관측을 통해 과학자들은 얼음 화산이라고 생각되는 산을 찾는데 성공했는데 그중 대표적인 것이 Sotra Facula 이다.
Sotra Facula 는 2006 년 카시니에 의해 발견된 화산으로 길이 150 km 폭 30 km 에 높이 1000 미터와 1500 미터 정도되는 봉우리가 존재하는 산입니다. 과학자들은 이 화산이 물과 암모니아로 구성된 '용암' 과 물과 얼음을 뿜어내는 화산 지형이라고 생각하고 있다.
카시니가 관측한 Sotra facula
카시니로부터 얻어낼 수 있는 정보도 한계가 있기 때문에 얼음화산에 대한 더 자세한 정보를 얻기가 힘든데, 우리가 미래에 타이탄의 지질학적 활동에 대해 정확히 이해하려면 추가적인 탐사선을 보낼 필요가 있을 것으로 보인다.
타이탄의 상상도
출처1 : <고든의 우주이야기> 태양계 이야기 - 카시니에 의해 밝혀지는 타이탄의 본 모습 (1) (2) (3) <== 더 자세한 글은 여기로
● NASA 토성 위성 ‘타이탄’ 바다에 ‘잠수함’ 보낸다
최근 NASA 측은 "오는 2040년 내에 타이탄(Titan)에 1톤 규모의 잠수함을 실은 로켓을 발사할 계획을 갖고있다"고 발표했다. 마치 SF영화에서나 볼 법한 이같은 프로젝트는 그러나 제법 현실성이 높다. NASA는 이 프로젝트를 발표하며 실제 타이탄을 누빌 '우주 잠수함' 의 콘셉트 디자인도 함께 공개했기 때문이다. 커다란 안테나가 장착된 이 잠수함은 자체 추진체로 초당 1m를 운행하며 -179 °C를 견딜 수 있게 설계됐다.
그렇다면 왜 NASA는 현재 화성에서 탐사 중인 큐리오시티같은 로버에 만족하지 못하고 타이탄에 잠수함까지 보내는 것일까? 이는 타이탄의 '특별함' 때문이다. 그간 타이탄을 탐사해 온 카시니호(號)의 조사결과를 종합하면 타이탄 표면에는 서로 분리된 3개의 바다가 있는 것으로 추정된다. 물론 타이탄의 바다는 물로 이루어진 지구와는 달리 액체 탄화수소로 이루어져 있지만 이같은 특성 때문에 태양계의 어떤 천체보다도 생명체가 존재할 가능성이 높은 곳으로 주목 받아왔다.
NASA 측은 "잠수함의 탐사지는 타이탄에서 가장 큰 ‘크라켄 바다’(Kraken Mare)로 깊이가 대략 300m로 추정된다" 면서 "전기 추진 방식으로 90일 이상 바닷속을 샅샅이 조사할 수 있을 것" 이라고 밝혔다.
한편 토성의 최대 위성인 타이탄은 위성으로는 특이하게 대기가 있으며, 이 성질이 원시지구의 대기와 유사해 지구 생명 탄생의 비밀을 풀어줄 열쇠로 기대를 모으고 있다. 특히 신비한 타이탄의 호수가 어떻게 생성되었는지, 오늘날까지 어떻게 존재하는 지는 지금까지도 밝혀진 바 없어 타이탄은 우주 생물학자들이 가장 가고 싶어하는 천체 중 하나다. (2015.02.11 나우뉴스)
토성탐사선 카시니호의 데이터전송시 노이즈를 제거해 주는 이른 바 '디스페클링(despeckling)'기술을 적용한 또렷해진 타이탄 사진이 공개됐다.
현재 프랑스핵연구센터의 우주물리학부에서 일하고 있는 루카스는 "전송데이터 노이즈는 두통거리였지만 결국 이를 잡았다. 카시니에 탑재된 합성개구레이더(SAR)에는 놀랍고 새로운 스페클노이즈 제거 기술이 적용됐으며 타이탄의 깨끗한 데이터를 전송해 왔다"고 말했다. (2015.02.19)
전송노이즈로 흐렸던 사진(위)의 스페클반점을 제거해 확보한 보다 또렷해진 토성의 달 타이탄의 토양과 물길 사구 등의 모습(아래)
미래의 타이탄 탐사
TSSM(Titan Saturn System Mission) / TiME(Titan Mare Explorer)
1997년 발사된 카시니 탐사선은 2004 년에 토성에 도달해서 지금까지 상당한 과학적 성과를 거둔 탐사선입니다. 하지만 이제 점점 수명이 다해가고 있고 (사실 본래 계획했던 수명보다 훨신 오래 작동하는 중) 2008년의 본래 목표를 채운 후 현재 2017 년까지 계획으로 연장 미션 중인 탐사선) 토성까지 가는 시간을 고려할 때 지금쯤 차세대 토성권 탐사선을 보낼 시기가되었다고 할 수 있습니다. 하지만 예산상의 문제로 인해 현재까지 확실하게 결정된 차기 탐사선은 없는 상황입니다. 여기서는 차기 탐사선으로 제안되는 것들을 잠시 알아보겠습니다.
더 자세한 내용은 ==> 고든의 우주 이야기
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