해왕성의 트리톤 포획과 화성표면 폭발

해왕성이 트리톤을 포획하다

목성과 토성이 공명하기 전 해왕성은 오늘날 궤도보다 태양에 더 근접한 거의 원형의 궤도를 돌고 있다. 가장 무거운 두 거대 행 성의 공명으로 인한 혼돈 속에 해왕성은 비정상적 궤도에 놓이고 결국 행성이 만들어지고 남은 잔재인 미행성 원반의 가장 깊숙한 곳에 위치한다고 한다.  그로 인해 더 많은 천체가 해왕성의 중력권을 지나가게 되어 해 왕성이 이 중 하나를 포획할 확률은 커진다. 그런데 해왕성만큼 무거 운 행성도 작은 천체 하나를 포획하는 것은 쉬운 일이 아니다.

천체물리학자들의 연구에 따르면 가장 유리한 상황은 거대 행성이 짝을 동반한 미행성을 만나는 것이다. 해왕성이 이 미행성계와 상호작용하면 실제로 커플 중 무거운 쪽을 더 쉽게 포획할 수 있는데 초과된 에너지가 모두 짝에게 옮겨지기 때문이다. 이 짝은 증가한 에너지를 가지고 쫓겨난다. 그런데 해왕성이 위치한 미행성 원반은 짝을 동반한 왜소 행성들이 있는 것으로 유명하다. 명왕성-카론 커플 이외에 오늘날 해양성 궤도 너머에 있다고 알려진 모든 왜소 행성은 짝을 하나 둘 거느린다고 한다. 예를 들면 왜소 행성 하우메아는 위성이 2개이고 에리스와 마케마케는 위 성이 하나뿐이다.

 

짝을 동반한 왜소 행성 중 하나가 느린 속도로 해왕성의 중력권에 접근한다고 한다. 그리고 짝은 방출되고 왜소 행성은 포획되는데 이것이 바로 '트리톤’이다. 트리톤은 해왕성의 가장 큰 위성으로 지름이 약 2,700 km이다. 1846년 영국의 천문학자 윌리엄 러셀이 이 커다란 위성을 발견한 것은 독일의 천문학자 요한 갈레가 해왕성을 처음 발견하고 단 17일 지난 후였다. 요한 갈레는 당시 베를린 천문대에서 근무했다. 그는 프랑스 천문학자 위르뱅 르 베리에가 새로운 행성이 있는 게 틀림없다며 살펴보라고 한 하늘 영역을 조사했고 이 행성의 존재를 인정하니 천왕성의 움직임이 설명되었다고 한다. 또한 트리톤은 태양계의 큰 위성 중 유일하게 모행성의 회전 방향과 반대 방향으로 움직이는 위성이라고 한다.

 

이러한 특수성은 트리 톤이 처음부터 해왕성 주변에서 만들어진 고전적 의미의 위성이 아니 라는 뜻이다. 트리톤의 조성이 명왕성과 유사하다는 사실은 이것이 해왕성에 의해 포획된 명왕성형 천체라는 점을 암시한다고 한다.

 

 

화성 표면의 폭발

지구 질량의 10분의 1인 화성에서는 지구를 만든 지각변동에 견줄만한 판의 지각변동 메커니즘이 작동되지 않았다고 한다. 지구에서 마그마가 올라오는 열점 위로 지각판이 이동하면 연결된 모양의 화산들 이 수십 개 분출된다고 한다. 북태평양에 이어진 하와이 열도는 하와이 열점 위의 태평양판이 이동했다는 증거이다. 하지만 판이 움직이면 각 화산의 활동 기간은 몇 백만 년으로 제한된다. 그런데 화성 표면에서의 화 산 활동은 아주 다르다고 한다. 화성에는 판의 지각변동이 없어서 같은 지점 에서의 마그마 분출이 수십억 년 동안 지속될 수 있다. 게다가 지구상의 산을 깎아내는 침식 작용이 화성 표면에서는 일어나지 않으므로 대 규모 화산이 살아남을 수 있는 것이다.

 

올림푸스 몬스의 경우가 그러한데 이 산은 붉은 행성 화성에서 가장 눈에 띄는 화산이다. 이 산이 만들어지기 시작한 것은 후기 대폭적이 끝날쯤이며 수심의 년 동안 계속된다고 한다. 이 산이 만들어지기까지 수없이 많은 분화가 이어졌는데 가장 큰 규모의 분하는 수 억년 후 발생했다고 한다. 우주 관측을 통해 이 산 정상에서 가장 최근에 있었던 활동의 흔적이 1억 년 전의 것임이 드러난다. 더 좋은 증거로 2004년 유럽의 탐사선 마스 익스프레스호는 올림푸스 몬스의 측면에서 겨우 200만 년 된 용암의 흔적을 발견하는데 이것은 이 화산이 그때까지 활동 중이었을 수도 있다는 뜻이다.

 

19세기에 화성 표면을 처음으로 관측한 천문학자들은 굴절망원경렌즈로 그나마 잘 구별할 수 있었던 화성 여러 지역의 상대적 반사도 (또는 알베도)에 기초한 명명법을 개발했다고 한다. 그래서 올림푸스 몬스 화산의 이름은 높은 반사도를 보이는 지역인 '닉스 올림피카' 지역에서 유래하는 것이다.  닉스 올림피카는 '올림푸스 산의 눈(雪)'이라는 의미로, 이탈리아 천문학자 조반니 스키아파렐리가 발견하여 붙인 이름이다. 지구에서 관측할 때 높은 반사력을 가진 것은 눈과 관련된 것이 아니라 올림푸스 몬스 정상에 걸린 이산화탄소로 된 얼음 구름과 관련이 있다고 한다. 이 화산의 외형은 지구의 화산 중 하와이 열도의 마우나 케아처럼 완만한 경사에 방패 모양을 한 순상 화산과 비슷하다고 한다. 그러나 올림푸스 몬스 화산의 특징은 바로 원추의 크기로 폭이 650 km이고 높이는 마우나 케아보다 2배 이상 높다. 이 산의 정상은 화성의 고도 기준점 위로 2만 1,000 m 이상 솟아있어 태양계에서 제일 높다고 한다.