"터무니없는" 핵부터 표면의 당혹스러운 화학적 구성까지, 수성은 특히 행성의 기원에 대한 놀라움으로 가득 차 있습니다. 그러나 일부 답은 키프로스에서 발견된 암석에 담겨 있을 수 있습니다.
호기심으로 인해 많은 탐험가가 목숨을 잃었고, Nicola Mari는 그가 다음 탐험가가 될까봐 두려워했습니다.
키프로스의 가장 먼 산을 운전하면서 Mari는 길을 찾기 위해 휴대전화에 의존했습니다. 그러나 날이 저물자 그의 휴대전화 배터리도 약해졌습니다. 그는 숙소로 돌아가는 길을 거의 알 수 없는 채 외딴 곳에 갇혀 있는 자신을 발견했습니다. "저는 다른 차량을 보지 못한 채 50km(31마일) 이상을 여행했습니다."라고 그는 말합니다.
그는 배와 엔진, 전화기 배터리를 재충전할 수 있는 여관으로 가는 길을 기억할 수 있다고 생각했습니다. 그러나 그곳에 도착했을 때 그는 그 여관이 텅 비어 있다는 것을 알게 되었습니다. 운이 좋은 방향으로 결국 그는 다른 곳으로 가게 되었지만, 그는 그 외로운 산길에서 목숨을 잃을까 두려웠음을 인정합니다. "내가 몇 가지 잘못된 계산을 했습니다"라고 그는 말합니다.
다행히도 그의 임무는 헛되지 않았습니다. 마리(Mari)는 이탈리아 파비아 대학교(University of Pavia)의 행성 지질학자로서 태양계의 이웃이 형성되고 진화한 방식을 연구합니다. 박사 학위를 받기 위해 그는 화성의 용암 흐름을 연구했습니다. 이번에 그의 목표는 키프로스를 거쳐 수성에 맞춰졌습니다. 그의 목표는 수성에서 발견된 암석과 묘한 유사성을 지닌 것으로 생각되는 "보니나이트(boninite)"라는 특정 종류의 암석을 찾는 것이었습니다. 이 가정이 맞다면 행성의 독특한 기원에 대한 단서가 될 수 있습니다.
태양에서 온 첫 번째 암석
수성은 극단의 행성 이다 . 전체 부피가 달보다 조금 더 많은 이 행성은 태양계에서 가장 작은 행성이며 태양에 가장 가까운 곳에 위치해 있습니다. 수은에는 열을 유지하는 대기가 없습니다 . 즉, 표면 온도는 낮에는 400C에서 밤에는 -170C(750F~-275F)까지 다양합니다. 또한 태양계 행성 중 가장 짧은 궤도를 가지고 있습니다. 매년 지구의 날은 88일에 불과합니다.
오늘날 우리가 보는 수성은 한때 그곳에 있었던 행성의 핵에 지나지 않을 수도 있습니다 – 니콜라 마리
수성의 위치로 인해 과학자들이 연구하기가 매우 어려워졌습니다. 이유 중 하나는 더위입니다. 행성에 접근하는 우주선은 태양에 너무 가까이 다가가기 때문에 뜨거운 온도를 견딜 수 있어야 합니다. 다른 하나는 중력입니다. 태양에 가까울수록 당기는 힘이 강해져서 우주선의 속도가 빨라집니다. 이로 인해 섬세한 기동이 훨씬 어려워집니다. 너무 빠른 속도로 이동하는 것을 피하기 위해 우주선은 다른 행성 주위로 많은 우회로를 사용하여 경로를 늦추는 데 도움이 되는 복잡한 경로를 택할 수 있습니다. 하지만 우주선의 속도를 늦추고 움직임을 제어하려면 여전히 많은 연료가 필요합니다.
Mari의 작업에 기여하고 있는 유럽 우주국의 수성에 대한 지속적인 임무인 BepiColombo의 우주선 운영 관리자인 Ignacio Clerigo는 "궤적의 관점에서 볼 때 목성보다 도달하기가 더 어려울 것입니다."라고 말합니다.
이러한 어려움은 수성이 다른 이웃보다 덜 연구되었음을 의미합니다. 이전 두 임무인 마리너 10호 와 메신저 는 크레이터로 얼룩진 표면을 지도화할 수 있을 만큼 가까이 비행했으며 그 구조에 대한 몇 가지 주요 놀라움을 드러냈습니다.
한 가지 놀라운 점은 행성의 핵심이었습니다. 다른 암석 기반 행성인 금성, 지구, 화성은 모두 상대적으로 작은 핵을 가지고 있으며 마그마로 만들어진 두꺼운 맨틀과 단단한 지각으로 둘러싸여 있습니다. 그러나 수성의 지각은 놀라울 정도로 얇은 반면, 핵은 맨틀에 비해 예상외로 크다. "말도 안 되는 일이에요." 마리가 말했습니다.
더욱 뜻밖에도 이 임무를 통해 수성은 자기장으로 둘러싸여 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 밀도와 결합하여 철심이 있음을 시사하며, 지구와 마찬가지로 코어도 부분적으로 녹아 있을 수 있습니다.
미스터리를 더하기 위해 , 수성 표면의 화학 물질 비율은 매우 특이합니다. 과학자들은 먼 거리에서 행성의 화학적 구성을 분석하기 위해 "분광법"이라는 기술을 사용함으로써 수성이 가장 가까운 이웃보다 토륨 농도가 훨씬 높다는 것을 알고 있습니다. 토륨은 초기 태양계의 극심한 열기 속에서 증발했어야 합니다. 대신, 토륨 함량은 태양으로부터의 거리로 인해 더 낮은 온도에서 형성되었을 화성의 함량(행성 세 개 떨어져 있음)에 더 가깝습니다.
이러한 이상 현상으로 인해 일부 행성 과학자들은 수성이 원래 태양에서 더 먼 화성 근처 지점에서 형성되었으며, 수성이 지구 크기만큼 훨씬 더 큰 질량으로 시작하여 큰 핵에 적합하다는 가설을 세웠습니다. . 그러나 역사의 어느 시점에서 수성이 태양을 향해 회전하게 만든 다른 행성과 충돌했다는 가설이 세워졌습니다. 그러한 충돌로 인해 지각과 맨틀의 상당 부분이 날아갔을 수 있지만 거대한 액체 핵은 남았을 것입니다.
마리는 "오늘 우리가 보는 수성은 한때 그곳에 있었던 행성의 핵에 지나지 않을 수도 있다"고 말했다.
외계 암석
이 이론을 조사하는 이상적인 방법은 수성의 지각에서 나온 암석 샘플을 분석하거나 맨틀에 구멍을 뚫는 것입니다. 그러나 어떤 탐사선도 표면에 착륙할 수 없었기 때문에 지구상의 과학자들은 다른 정보 소스를 찾게 되었습니다. .
일부 단서는 aubrites로 알려진 운석 종류에서 나올 수 있습니다. 이 운석은 처음 발견된 프랑스 Aubres 공동체의 이름을 따서 명명되었습니다 . 이 암석은 수성과 유사한 화학적 구성을 가지고 있으며 일부 과학자들은 수성을 현재 위치로 떨어뜨린 행성 간 충돌로 인한 잔해일 수 있다는 가설까지 세웠습니다 .
그것은 유혹적인 생각이지만 마리는 회의적이다. 지금까지의 증거에 따르면, 수성은 태양 성운의 같은 부분에서 형성되었지만 결코 행성 자체의 일부는 아니었던 소행성에서 나온 것이라고 그는 말합니다.
또 다른 증거는 "지구화학적 유사체"에서 나올 수 있습니다. 즉, 다른 행성에서 발견되는 구조와 매우 유사한 지구에서 형성된 암석입니다. 결국 우리는 우리 집에 더 가까운 지질학적 과정에 대해 훨씬 더 나은 지식을 갖고 있으며, 그런 다음 이러한 이해를 활용하여 외계 쌍둥이의 형성에 관한 이론을 안내할 수 있습니다.
이것이 마리의 키프로스 임무의 목표였습니다. 사용 가능한 지질학적 데이터에 따르면 마리가 찾고 있던 특정 구성 요소가 포함되었을 가능성이 가장 높은 곳이었습니다. 이 황량한 산을 통해 탐험을 시작하면서 그는 "현대의 인디애나 존스"가 된 듯한 느낌을 받았다고 말합니다.
키프로스는 9천만년 전 테티스 해 아래에 형성된 지각 조각입니다 . 지각판의 충돌로 인해 결국 표면으로 밀려나 오늘날 우리가 알고 있는 섬이 되었습니다. Mari는 미네랄이 풍부한 녹색 암석이 있는 풍경은 여전히 초자연적인 느낌을 준다고 말합니다. "키프로스 산의 특정 지역에서는 여전히 고대 해저 위를 걷고 있는 것과 같습니다."라고 그는 말합니다. 결국 그는 자신이 찾던 보니나이트(boninites)라고 알려진 특정 용암 조각을 발견했습니다.
마리는 집으로 돌아와 NASA와 이탈리아 행성 과학 박물관의 동료들과 함께 암석의 구성을 분석하고 이를 수성에서 측정한 수치와 비교했습니다. 결과가 나오자 그는 깜짝 놀랐다. "그들은 단지 비슷한 것이 아니라 동일했습니다." 마그네슘, 알루미늄, 철 등의 원소의 혼합은 거대한 핵을 가진 신비한 행성에서 볼 수 있는 것과 동일했습니다. 유일한 차이점은 키프로스의 암석이 산화되었다는 것입니다. 이는 지구의 산소가 풍부한 대기를 고려할 때 불가피합니다. 이것은 수성에 대한 최초의 진정한 지상 유사체이며, 지구에 대한 우리의 이해를 위한 귀중한 추가 데이터 포인트를 제공한다고 Mari는 말합니다.
이 암석에 대한 추가 연구는 수성의 과거 지질 활동에 대한 단서를 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다. 결국 우리는 키프로스 보니나이트가 지각의 얕은 지점을 통해 분출된 용암으로 형성되었다는 것을 알고 있습니다. 수성의 암석과 거의 완벽하게 유사하다는 것은 행성 전체에 걸쳐 맨틀이 비정상적으로 표면에 가깝다는 생각을 뒷받침한다고 Mari는 말합니다. 이는 행성의 원래 지각의 대부분을 날려 버린 폭력적인 기원과 일치합니다.
미래의 여행
Mari의 발견은 매우 큰 퍼즐의 한 조각이며, 2018년 10월에 발사된 유럽 우주국과 일본의 협력인 BepiColombo 임무에서 더 많은 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 임무는 수학자이자 엔지니어인 Giuseppe(Bepi)의 이름을 따서 명명되었습니다. 무엇보다도 마린 10 우주선의 복잡한 경로를 계획하는 데 도움을 준 콜롬보.
순회 경로의 일환으로 BepiColombo는 속도를 줄이기 위한 전략의 일환으로 이미 수성 주변을 세 번이나 비행했습니다. 우주선은 2025년에 행성에 최종 접근할 예정이며, 그곳에서 두 개의 궤도선으로 나뉘어 하나는 자기장을 측정하고 다른 하나는 표면과 내부 구성을 연구할 것입니다. 지구화학적 유사체에 대한 Mari의 연구는 이러한 측정의 일부에 대한 벤치마크로 사용될 수 있기 때문에 여기에서 관련이 있을 수 있다고 그는 말합니다.
BepiColombo의 프로젝트 과학자인 Johannes Benkhoff는 "수성과 유사한 실험실 측정은 적외선 및 열적외선 분광계와 일종의 X선 분광계에서 얻은 측정 결과를 더 잘 해석하는 데 도움이 됩니다."라고 설명합니다.
다음 해에 궤도선은 수성의 광물 구성, 지형 및 내부 구조를 보다 정확하게 측정할 것입니다. 이 데이터를 과거 임무의 데이터와 비교함으로써 과학자들은 행성이 여전히 지질학적으로 "살아" 있는지 여부를 판단할 수도 있습니다. 수성 내부의 물질이 증발하면서 형성된 것으로 보이는 구멍이 표면에 있지만 이 과정이 여전히 활성화되어 있는지는 확실하지 않습니다.
이러한 측정을 통해 우리는 마침내 수성의 신비로운 기원에 대해 알아낼 수 있으며 더 나아가 우주에서 우리 자신의 위치에 대해 더 많은 것을 알 수 있습니다. Benkhoff는 "수성이 밀도가 높고 핵이 큰 이유에 대한 질문은 우리 태양계의 형성과 역사를 이해하는 데 매우 중요합니다."라고 말했습니다. "그리고 우주선에는 우리의 과학적 지식을 실제로 발전시킬 수 있는 매우 포괄적인 탑재량과 도구 세트가 있습니다."
이미 태양에서 첫 번째 행성을 보는 방식에는 많은 변화가 있었습니다. "15년 전에는 수성은 지루한 행성으로 여겨졌습니다."라고 Benkhoff는 말합니다. "하지만 나는 더 많은 놀라움을 발견할 것으로 기대합니다."
마리에게 머큐리는 시작일 뿐입니다. "란사로테에서 우리는 화성의 맨틀과 유사한 용암을 발견했습니다. 그리고 금성의 흔적을 찾기 위해 우리는 시칠리아, 하와이, 인도네시아, 러시아의 캄차카를 조사하고 있습니다."
2026년에 시작될 BepiColombo의 완전한 과학 작업을 통해 우리는 지구상의 암석이 태양계의 다른 이웃에 대해 얼마나 많은 것을 알려줄 수 있는지 곧 더 잘 이해하게 될 것입니다.
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