토성의 온도

최근 운영이 종료된 탐사선에서 얻은 데이터들을 분석한 결과 토성의 대기가 온도가 높게 유지되는 이유를 찾게 되었습니다. 지구의 대기는 열권이 가장 높은 온도를 가지고 있습니다. 지구의 대기가 온도가 높은 이유는 열권은 그렇게 두껍지 않은데 이 얇은 부분의 층이 태양이 내뿜는 빛들에 의해 집중적으로 가열되기 때문입니다. 이러한 이유로 인해 수성, 금성, 지구, 화성 등등 다른 행성에서의 대기도 고온으로 유지가 되고 있는 것입니다. 목성보다 먼 거리에 있는 행성들은 태양과의 거리가 꽤 있기 때문에 지구의 대기권과 같은 태양이 직접 뜨겁게 달구는 방식은 작동하지 않을 것으로 예상이 됩니다. 하지만 토성 대기권의 온도는 이렇게 태양과 가까이에 있는 행성들보다 온도가 높습니다. 왜 이런 현상이 발생하는 것일까요? 이 모순은 천문학에서 모든 과학자들이 궁금해하고 풀고 싶어 하는 문제가 되어왔습니다. 미국의 브라운 연구 팀은 과거 탐사선이 갖고 온 자료를 분석하고 연구하여 토성 대기권의 온도가 높게 유지되는 이유들을 몇 가지 찾아냈습니다. 그 이유는 바로 토성의 위아래에 생기는 오로라였습니다. 태양에서 불어오는 바람과 토성을 돌고 있는 위성에서 내뿜는 에너지가 만나면서 전류가 만들어집니다. 이 전류들에 의해서 오로라가 생기고 그 오로랄가 대기권의 온도를 높여준다고 브라운 연구팀은 주장하고 있습니다. 토성의 대기에 있는 열 흐름을 완벽하게 관측할 수 있다면 오로라의 전류들이 토성의 바람에 어떤 영향을 미치는지 알 수 있을 것입니다. 브라운 연구팀은 오로라에 의해 토성의 한쪽에 쌓여있는 열 에너지가 바람이 불어 가는 방향인 적도 지역으로 자연스럽게 옮겨지면서 지구에서 태양의 힘만으로 가열되는 경우보다 약 3배 정도 더 뜨거워질 수 있다는 주장을 하고 있습니다. 이번에 실시한 조사의 결과는 행성의 대기권을 깊게 이해하는 것에 상당한 도움이 될 것입니다. 그리고 이 탐사선의 업적을 더욱 높여줄 자료라는 주장도 하고 있습니다. 이 탐사선은 2000년 초반에 발사해서 약 15년 동안 토성을 관측하며 수많은 데이터와 자료들을 보내왔습니다. 마지막에는 토성의 대기에 들어가면서 작동을 종료했습니다. 마지막 진입 전에는 토성의 가장 가까운 곳을 관측했던 탐사선으로 우주의 연구에 너무나 큰 도움이 되었습니다. 이번 연구의 핵심이 되었던 중요한 자료는 이 탐사선이 마지막으로 토성 가까이 비행을 하면서 얻은 것입니다. 이 탐사선은 별자리들 뒤에 토성이 숨겨지는 구간을 추적해 약 5주간 관측하였습니다. 별이 다양한 방향에서 토성의 끝 부분에 보였다가 사라지는 모습을 관측한 데이터에서 브라운 연구팀은 힌트를 얻어 대기권을 조사한 것입니다. 그리고 대기의 밀도가 높이가 높아질수록 얇아진다는 것을 발견했습니다. 얇아지는 정도가 온도에 의해 달라진다는 것을 발견하였고 이 데이터를 토대로 위도마다 다 다른 대기의 온도를 예상할 수 있었습니다. 최종 분석 결과는 토성 대기권의 온도가 오로라가 발생하는 지역에서 가장 높은 것으로 나타났습니다. 이 결과는 오로라가 대기권의 온도에 직접적으로 영향을 미친다는 결과를 도출할 수 있습니다. 브라운 연구팀은 대기의 밀도와 온도에 따라 달라지는 바람과의 관계도 연구하고 있습니다. 행성의 대기권을 연구하는 것은 우주가 어떤 날씨를 가지고 있냐를 전체적으로 볼 수 있는 중요한 자료가 될 것입니다. 이러한 우주의 날씨를 파악하게 되면 지구에도 좋은 영향을 줄 수 있는 자료들이 더 많이 나올 수 있지 않을까 생각해봅니다.