[사이테크+] "목성 남북극에 지구 크기 연무 형성…원인은 자기 소용돌이"

美 연구팀 "목성 남북극에 거대한 반점 형성됐다가 사라지는 현상 발견"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 목성에는 지구보다 큰 거대 폭풍으로 유명한 대적반(Great Red Spot) 외에도 남극과 북극에 자기 소용돌이로 인해 각각 지구 크기의 연무가 불규칙적으로 형성됐다가 사라지고 있다는 연구 결과가 나왔다.

자외선 파장으로 촬영한 목성을 컬러로 표현한 모습 남반구에 파란색으로 보이는 지구보다 1.3배 큰 거대한 폭풍 대적반(Great Red Spot) 외에도 남극의 갈색 안개에 또 다른 타원형 특징이 보인다. 연구팀은 연무가 집중된 이 타원형 반점이 목성 전리층 상층부의 자기 소용돌이에 의해 남극과 북극 지역에 불규칙하게 형성되는 것으로 보고 있다. [Troy Tsubota and Michael Wong, UC Berkeley 제공. 재판매 및 DB 금지]

미국 버클리 캘리포니아대(UC 버클리) 마이클 웡 박사팀은 27일 과학 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에서 허블우주망원경(HST) 관측을 통해 목성의 남극과 북극에서 무작위로 나타났다가 사라지는 거대한 반점을 발견했다고 밝혔다.

연구팀은 자외선 파장에서만 볼 수 있는 지구 크기의 이 타원형 반점은 남북극을 덮고 있는 성층권 안개에 묻혀 있으며, 주변보다 자외선을 더 많이 흡수하기 때문에 허블우주망원경 사진에서 더 어둡게 보인다고 설명했다.

이 반점은 2015~2022년 허블우주망원경이 촬영한 목성 극지 사진 가운데 남극에서는 전체의 75%에서 나타났고, 북극에서는 사진 8장 중 하나꼴로 확인됐다.

연구팀은 목성 남북극의 어두운 자외선 타원은 1990년 후반 허블우주망원경에 의해 처음 발견됐고 2000년 목성을 지나간 카시니 탐사선에 의해 북극에서 발견됐지만 주목받지 못했으며, 반점이 형성되는 원인도 알 수 없었다고 말했다.

이들은 이 연구에서 허블망원경으로 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 매년 관측해 시간에 따른 대기 역학·진화를 연구하는 프로젝트(OPAL)에서 1994~2022년 촬영된 목성 남극과 북극 사진에서 다수의 거대하고 어두운 자외선 타원 반점을 확인했다.

반점들이 남극과 북극에서 부정기적으로 불규칙하게 형성되는 것을 확인한 연구팀은 영국 노섬브리아대 톰 스탤러드 교수, 샌타크루즈 캘리포니아대(UC 샌타크루즈) 시 장 교수와 공동으로 반점 형성 원인 규명에 나섰다.

이들은 주변보다 밀도가 50배나 높아 어두운 자외선 반점으로 나타나는 연무가 대기의 성층권이 자기장 선들이 높은 전리층에서 마찰을 일으킬 때 발생하는 소용돌이에 의해 위로부터 휘저어지면서 발생했을 가능성이 있다는 이론을 세웠다.

연구팀은 자기 소용돌이는 전리층에서 가장 빠르게 회전하고 깊은 층에 도달할수록 점차 약해진다며 지표면에 닿은 토네이도처럼 소용돌이가 대기를 휘저어 거대하고 어두운 반점을 만들어 낼 수 있다고 설명했다.

이들 반점은 약 한 달에 걸쳐 형성되고 몇주 안에 사라지는 것으로 추정된다.

웡 박사는 목성 전리층에서 성층권까지 자기장으로 연결돼 나타나는 연무 현상을 발견한 이 연구가 목성 전체를 이해하는 데 큰 도움이 될 것이라며 "서로 다른 대기층 간 연결을 연구하는 것은 외계행성이든 목성이든 지구든 모든 행성에서 중요하다"고 말했다.

◆ 출처 : Nature Astronomy, Michael Wong et al., 'UV-dark polar ovals on Jupiter as tracers of magnetosphere-atmosphere connections', http://dx.doi.org/10.1038/s41550-024-02419-0

scitech@yna.co.kr

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