태양계의 거친 날씨

태양계의 거친 날씨

태양계는 거친 날씨를 일으킨다. 목성이 새로 발견한 '기상학적 동물', 해왕성의 최근 거대한 폭풍 반전, 타이탄의 메탄 홍수 등이다. 코리올리 효과, 극지 제트, 사이클론, 강수량은 지구에 있는 것과 같은 기본적인 성분인 대기, 열유속, 행성의 기울기와 회전에 의존하고 있다. 그리고, 적절한 편성을 생각하면, 몇개의 회장은 인생을 어떻게든 만들어 낼 수 있을지도 모른다.

 

암석 행성

수성은 모든 행성 중 가장 비천기 행성이다. 태양계 최초의 행성 대기는 지구의 보호 시트보다 진공에 가까워 우리 시야의 2배 크기인 태양과 매일 예측되는 영구적인 검은 하늘을 만든다. 59일 회전이 88일 궤도를 겨우 넘겨 태양열 교환을 위한 가스가 거의 없는 상태이고 행성 한쪽은 태양열 교환을 위해 수은의 해를 통해 태양열 교환을 위해 누워 있지만 다른 한쪽은 얼어 있다.

 

금성도 안정적인 전망을 자랑하지만 매력적인 예측은 거의 없다. 지구의 대기는 주로 이산화탄소(CO2)로 악몽과 같은 지구온난화를 일으킨다. 풍부한 이산화탄소는 대부분의 태양 방사선을 가둬 화씨 900도(섭씨 480도) 내외의 표면 온도를 발생시킨다. 기압에 밀리지 않으면 인간의 방문객은 속력을 잃는다. 1978년 소련의 베네라 상륙작전이 강화돼 2시간도 안 돼 지상 생존기록을 세웠다. 금성은 태양계에서 가장 뜨겁고 지구에 가장 가까운 행성이기로 가장 유명한데, 우리 자매세계는 또 지구 원래의 회전을 질질 끌며 역전시키는 조류 마찰 때문인지 동서로 회전하는 유일한 행성이기도 하다.

 

수성처럼 금성은 뙤약볕 아래 세계에서 하루가 1년보다 길기 때문에 대부분 한 쪽에서 굽습니다.하지만 금성은 225일 동안 해가 뜨는 것을 두 번 맞출 수 있어요. 대기 추가 성분은 중상층부에서 심한 열교환과 회오리바람을 가져온다. 균일하게 분포하는 온실가스가 표면에서 바람을 잠재우는 반면 높은 수준의 태양복사 불균형은 불과 나흘 만에 금성 전체의 대기를 날려 보냈다. 10년 전 유럽의 비너스 익스프레스 궤도 비행기는 이런 속도로 33%의 상승을 기록했다. 상부 유황구름에서 포스핀으로 불리는 미생물들의 생물 시그니처에 대한 최근 주장과 결합해 가장 가까운 이웃에 대한 관심은 10배로 증가했다. NASA와 ESA는 이후 금성을 방문하는 세 가지 미션을 발표했다.

 

화성의 대기는 금성과 수성 모두를 특징으로 한다. 그것도 대부분 이산화탄소지만 지구의 1%에 불과한 매우 얇다. 모래 폭풍과 빙관은 과거 붉은 행성에서 유행하던 액체 물과 훨씬 두꺼운 대기의 잔해입니다. 화성은 지구와 같은 축방향 경사를 갖고 있기 때문에 빙관은 계절적으로 왁스와 쇠퇴하고 있다. 20년간 미 항공우주국(NASA) 탐사선과 궤도 비행기가 모래폭풍을 추적하고 바람의 악마를 촬영해 수빙을 채취한 뒤 화성은 지구 외 생명체를 발견할 가장 유력한 후보다. 천문학자들은 현재 퍼시스턴스 탐사선이 다니는 제로크레이터 고대 호수가 만든 나머지 델타가 미생물 활동의 솥이었다고 믿고 있다.

 

가스의 거인

화성 너머로는 태양계의 날씨가 거칠어진다. 가장 명백한 예는 목성의 선명한 붉은색과 흰색 띠로 그레이트 레드 스폿이 관을 쓰고 있다.그레이트 레드 스팟은 수백 년 동안 이어져 온 지구보다 더 큰 폭풍우(따라서 뒤뜰 망원경으로 쉽게 보인다)다. 2000년 그것은 레드주니어로 불리는 오벌BA라는 작은 폭풍우를 일으켰다. 남반구에서는 모두 시계 반대 방향으로 회전하여 허리케인이 아닌 고압 시스템임을 나타냅니다.

 

그레이트 레드 스폿이 시속 270마일(430km)이 넘는 회전속도를 기록하고 있는 동안 천문학자들은 최근 목성 극지에서 울리는 오로라 아래서 3배 이상 빠른 성층권 극특급을 발견했다. 1994년 슈메이커 레비 혜성 충돌 후 남겨진 분자인 시안화수소의 스펙트럼 지문과 움직임을 추적하기 위해 아타카마 대형 밀리미터 어레이(ALMA)를 사용해 팀은 올봄 맹렬한 고속 제트기를 공개했다. 만약 바람이 거대한 소용돌이의 일부라면 팀이 의심하는 것처럼 지구의 4배 크기로 550마일(900km) 이상의 높이가 될 것이다. 공동저자인 티보 카발리에가 보도자료에서 밝힌 것처럼 이 크기의 소용돌이는 태양계에서 독특한 기상동물이 될 것이라고 말했다.

 

타이탄은 토성과 그 고리 앞에 앉아 있다. 지구상에서 네 번째로 큰 달인 디오네는 타이탄의 안개 뒤에서 보인다.

NASA JPL-Caltech 우주과학연구소

토성도 극지의 야망을 갖고 있다. 목성처럼 대기는 암모니아 얼음구름과 함께 수소가 풍부하다. 2012년 카시니 우주선은 1980년대 보이저 탐사선에 의해 처음 발견된 육각형 제트기류의 선명한 사진을 제작해 지구 북극점을 일일이 촬영했다.

 

그것은 토성 최대의 달인 타이탄과 마찬가지로 놀라운 사진을 만든 지 7년 만의 일로, 천문학자들에게는 훨씬 흥미로운 일입니다. 메탄과 에탄 덩어리를 가진 질소가 풍부한 타이탄은 태양계에서 유일하게 구름과 밀집된 대기를 가진 달입니다.우리의 4배 무게에요. 기온이 섭씨-300도(섭씨-184도) 가까이 되는데도 지구 외 유일하게 표면에 액체가 특징적인 세계이기도 하다.

 

카시니는 또 땅속 해수 해양, 극지 인근 호수와 메탄 바다, 적도에 펼쳐진 광활한 건조한 모래언덕을 발견했다. 2005년 카시니가 호이겐스 탐사선을 타이탄 표면에 쏘아 올렸을 때 사진은 안개 낀 안개, 강물길, 모래언덕의 환상적인 풍경을 보여주었다.

 

타이탄은 27도 경사로 7년 반의 계절과 여름에 극지 강이 범람할 것으로 예상되는 메탄 폭풍우가 있다. NASA의 8개 회전익 잠자리 헬기는 2034년 타이탄 적도에 착륙해 생명을 찾을 예정이다. (NASA가 화성에서 취급하고 있는 초박형 공기와 비교하면) 밀도 높은 대기는 100마일(160km)을 넘는 일련의 홉으로 북상할 수 있을 것이다. 카시니의 계절 관측을 바탕으로 NASA의 기상 캐스터는 온화한 날씨를 예측합니다.

 

"우리는 타이탄을 이곳에서 생명이 정착했던 고대 지구와 비슷한 화학물질을 볼 수 있는 실제 실험실로 생각하고 있습니다."라고 잠자리의 부주임 연구원인 우주생물학자 멜리사 트레이너는 말한다.

 

얼음의 거인

한편 천왕성과 해왕성은 딱 한 번 비행한 탐사선(Voyager 2)만 지나갔을 뿐 어느 정도 방치돼 있다. 이 두 행성의 날씨에 대해서는 허블 사진과 실험실 시뮬레이션을 통해 추측할 수 있는 것을 제외하고는 거의 알려져 있지 않습니다.

 

천왕성은 태양계에서 유일한 횡방향 행성으로 완전히 98도 경사지며 눈에 띄는 극관이 특징이다. 극단적인 경사는 여름에 태양을 극지에 직접 가리고 북극의 여름과 겨울이 42년 이상 지속되며 과도기에는 거센 폭풍우가 몰아친다.

 

반면 해왕성은 거대한 하얀 메탄 얼음 소용돌이 구름과 어두운 곳으로 불리는 신비로운 암흑 폭풍이 특징이다. 지난해 한 암점이 예상외로 방향을 틀면서 사라진 코리올리 효과가 운명을 좌우하는 적도에서 멀어졌다.

 

1981년 이론이 맞다면 해왕성은 태양계에서 가장 거친 날씨인 다이아몬드 비를 몰고 올 수도 있다. 1800마일(2,897km)의 두꺼운 수소헬륨 대기 아래에는 1만 마일(16,093km)의 두꺼운 메탄 얼음이 감돌고 있다. 대기압은 지구의 100만 배, 지구 내부의 열은 수천도 상승한다. 과학자들은 이런 극단적인 조건이 탄화수소에서 탄소원자를 분리해 핵을 향해 낙하하는 다이아몬드로 밀어넣을 수 있다고 말한다.

 

스탠퍼드대의 한 팀은 2017년 특수 레이저로 이런 조건을 시뮬레이션해 작은 다이아몬드 생산에 성공했다. 과학자들은 이 메커니즘이 왜 천왕성과 해왕성 주위의 자기장이 비대칭으로 극지가 아니라 다이아몬드 생성의 부산물로 형성된 얇은 금속수소층에서 발생하는지를 설명할 수 있다고 믿고 있다.

 

이와 다른 이론이 맞는지 알아보기 위해 NASA는 2030년에 두 행성이 유리하게 정렬하는 미션을 검토하고 있습니다. 지구 차원의 모래폭풍, 초음속 제트기류, 메탄 홍수가 발생하는 세계 궤도를 횡단하는 데 10년이 걸린다. 날씨가 허락하면 태양계를 휩쓸게 될 것이다.