유로파 (衛星)

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유로파
Europa
2022년 9월 29일 주노 탐사선이 촬영한 유로파.
2022年 9月 29日 주노 探査船이 撮影한 유로파.
發見
發見者 갈릴레오 갈릴레이
시몬 마리우스
發見일 1610年 1月 8日 [1]
名稱
다른 이름 에右老婆
木星 II
軌道 性質
모行星 木星
軌道 긴半지름 (a) 670,900 km [2]
近點 (q) 664,862 km [內容主 1]
原點 (Q) 676,938 km [內容主 2]
公轉 週期 (P) 3.551 18 日 [2]
平均 公轉 速度 13.740 km/s [2]
軌道 警査 (i) 0.47 ° [2]
(木星의 赤道 基準)
軌道 離心率 (e) 0.009 [2]
物理的 性質
半지름 1,560.8 ± 0.5 km [3]
(地球의 0.245倍)
表面的 3,090萬 km 2 [內容主 3]
(地球의 0.061倍)
부피 1.593 ×10 ^ 10 km 3 [內容主 4]
(地球의 0.015倍)
平均 密度 3.013 g /cm 3 [3]
質量 4.799844 ×10 ^ 22 kg 3 [3]
(地球의 0.008倍)
表面 重力 1.314 m/s 2 [內容主 5]
(0.134 g )
脫出 速度 2.025 km/s [內容主 6]
反射率 0.67±0.03 [3]
自轉 週期 3.551 18 日 [4]
( 東柱機 自轉 )
自轉軸 기울기 0.1° [5]
겉보기等級 5.29 [3]
( 衝 基準)
最低 溫度 50 K [6]
平均 溫度 102 K [6]
最高 溫度 125 K [6]
大氣圈
大氣壓 0.1 μPa (10 ?12 bar ) [7]
構成 成分 酸素

유로파 ( 英語 : Europa , Listeni / j ? ? r o? p ? / )는 木星의 衛星 中 하나로, 갈릴레이 衛星 에 屬하는 衛星이며, 에右老婆 ( 그리스어 : Ευρ?πη ) 또는 木星 II ( 英語 : Jupiter II )라고도 불린다. 유로파는 木星의 衛星 中 여섯 番째 로 木星 에 가까우며, 갈릴레이 衛星 中 가장 작지만 太陽系 의 모든 衛星 中에서는 여섯 番째로 크다. 유로파는 1610年 갈릴레오 갈릴레이 가 發見하였다. [1] 地球의 望遠鏡을 利用해 유로파를 觀測하거나, 1970年代에 始作된 宇宙 探査船의 유로파 探査와 같은 過程을 통해서 유로파는 地球의 科學者들에게 예전보다 많이 알려지게 되었다.

유로파의 크기는 달 보다 若干 작다. 유로파는 主로 硅酸鹽 으로 構成되어 있고, 中心部는 철 로 이루어졌다고 推測되며, 酸素 로 이루어져 있는 옅은 大氣圈度 가지고 있다. 表面에는 衝突區가 드문 反面, 線 模樣의 表面 龜裂이 많이 보인다. 유로파의 表面은 얼음으로 構成되어 있으며, 이 때문에 유로파는 太陽系의 地球型 天體 中 가장 매끄러운 表面을 가지고 있다. [8] 表面이 매우 젋고 매끄럽다는 點에서 볼 때, 유로파에 地下 바다가 存在하는 것으로 推測되고 있고, 바다가 存在한다면 이 바다에 外界 生物 이 棲息할 수도 있다. [9] 조석 加速 으로 인해 熱이 發生하여 이 熱로 인해 內部의 얼음이 녹으며 地下 바다를 만들고, 얼음이 판 과 類似한 活動을 한다고도 豫測되고 있다. [10] 2014年 9月 8日, NASA 는 地球가 아닌 다른 世界(유로파)에서 판 活動이 일어난다는 以前의 理論을 證明하는 첫 番째 證據를 찾아서 發表했다. [11] 2015年 5月 12日, 科學者들은 地下 바다에서 올라오는 鹽類가 表面과 相互作用을 일으켜, 유로파의 表面에 影響을 줄 수도 있다고 發表했다. 이는 유로파에 生命體가 살고 있는지를 決定하는 데 重要한 要素로 作用할 수 있다. [12]

2013年 12月, 美國 航空宇宙局은 허블 宇宙 望遠鏡 의 硏究를 바탕으로, 土星 의 衛星인 엔셀라두스 에서 發見된 것과 비슷한 水蒸氣 기둥 을 유로파에서 發見했다고 發表했다. [13] 또한, 유로파의 表面에서 有機 物質 과 關係가 있는 粘土 鑛物 (特히 層相 硅酸鹽 )이 發見되었다고 發表했다. [14]

1989年에 發射된 갈릴레오 探査船 은 유로파에 對한 많은 情報를 보내주었다. 어떤 探査先導 아직 유로파에 着陸하지는 않았으나, 硏究할 價値가 높은 곳이기 때문에 몇 가지 計劃이 進行中에 있다. 유럽宇宙局 은 2022年에 木星 얼음 衛星 探査船 이라는 이름을 가진 유로파 探査船을 發射하기로 計劃하였다. [15] 美國 航空宇宙局은 2020年代 中盤 유로파 클리퍼 探査船을 發射한다고 發表하였다. [16]

發見과 命名 [ 編輯 ]

公式的으로 유로파는 1610年 1月 8日 갈릴레오 갈릴레이 가 發見하였다고 國際天文聯盟 에 登載되어 있다. 시몬 마리우스 또한 갈릴레이와 別個로 유로파를 發見했다고 여겨지지만, 國際天文聯盟에 따르면 갈릴레오가 自身이 發見한 內容을 먼저 出版하였기 때문에 갈릴레오에게 優先權이 있다. [1] 유로파는 그리스 神話 에 나오는, 페니키아 의 貴族이었고 제우스 의 求婚을 받아 크레타 의 女王이 된 에우로페 의 이름을 따서 지어졌다. [17]

유로파는 1610年 1月에 갈릴레오 갈릴레이에 依해 세 個의 다른 큰 衛星들인 이오 , 가니메데 , 칼리스토 와 함께 發見되었다. 이오는 1610年 1月 7日 갈릴레오 갈릴레이가 파도바 大學校 에서 屈折 望遠鏡 을 使用해서 發見하였다. 하지만 갈릴레오의 望遠鏡 性能 問題로, 이오와 유로파는 서로 떨어져 있는 것처럼 보이지 않았고, 하나의 點이 있는 것처럼 記錄되었다. 이오와 유로파가 처음 分離되어 보인 것은 바로 다음날인 1610年 1月 8日이었다. 이 날짜는 國際天文聯盟에서 유로파의 發見일로 定義되어 있다. [1]

다른 갈릴레이 衛星들과 비슷하게 유로파는 제우스 가 戀情을 품었던 사람의 이름을 따서 지어졌다. 그리스 神話에서의 木星은 유피테르 에 對應되고, 유로파는 티레 를 다스리던 王의 딸인 에우로페 에 對應된다. 이런 式으로 이름을 붙이는 方法은 시몬 마리우스 가 요하네스 케플러 의 提案을 言及해서 提示한 方法이다. 갈릴레이는 시몬 마리우스가 自身을 剽竊했다고 主張했다. [18] [19]

이 이름들은 相當한 時間 동안 使用되지 않았고, 20世紀 中盤까지만 해도 一般的인 表記法이 아니었다. [20] 以前의 天文學 文獻 大部分은 유로파를 單純히 로마 數字 를 붙여 " 木星 II "나 "木星의 두 番째 衛星"으로 表記했다. 1892年 亞말테아 가 發見된 後, 유로파는 木星에서 세 番째의 位置로 밀려나게 되었다. 1979年 보이저 探査船들은 內部 衛星 을 세 個 더 發見했고, 유로파는 여섯 番째 衛星이 되었다. 그럼에도 유로파를 " 木星 II "로도 表記하기도 한다. [20]

公田과 自轉 [ 編輯 ]

이오, 유로파, 가니메데의 軌道 公明 .

유로파의 軌道 긴半지름 은 670,900 km이며, 3.5日에 한 番 木星 周圍를 돈다. 軌道 離心率은 0.009로 거의 圓에 가깝고, 木星의 天球赤道 에 對한 軌道 警査 는 0.470 °이다. [21] 다른 갈릴레이 衛星 들처럼 유로파는 조석 固定 이 되어 있어서 木星에 對해 恒常 한쪽 面만을 보이며, 이 때문에 유로파 表面에는 "木星 直下點"이라 부르는 地點이 있어 여기에서 바라본 木星은 觀測者 머리 위 하늘 가운데, 天井에 固定되어 있는 것처럼 보인다. 유로파의 本初 子午線 은 이 地點을 貫通하는 線이다. [22] 유로파의 空轉을 硏究한 結果, 조석 固定 狀態가 完全하지 못한 狀態이기 때문에 유로파가 木星과 맞대고 있는 面이 조금씩 달라질 것이라고 豫測된다. 現在의 理論에 따르면, 유로파는 過去에 工錢보다 自轉을 더 빠르게 했는데, 이는 內部 質量 分布가 非對稱 狀態이거나 地下 바다가 있을 可能性을 示唆하고 있다. [4]

유로파의 表面이 뒤틀리는 모습을 보여주는 애니메이션.

유로파의 軌道는 近處 다른 衛星들이 미치는 重力 때문에 若干 찌그러져 있는데 이는 유로파의 木星 直下點이 平均 位置 近處에서 왔다갔다 하게 만든다. 유로파가 木星에 가까이 오면 木星으로부터 멀리 있을 때보다 重力이 强해져 유로파의 模樣을 變形시키고, 유로파가 木星으로부터 먼 地點으로 移動하면 重力이 弱해져서 유로파가 다시 元來 모습으로 되돌아가게 된다. 이러한 運動이 表面을 쥐어짜며 조석 加速 現象을 만든다. 유로파의 軌道 離心率 은 이오 와의 軌道 公明 으로 維持된다. [23] 따라서, 이 유로파의 조석 加速은 유로파의 內部가 움직이면서 摩擦熱을 만들어, 바다가 얼지 않게 하는 에너지를 만든다. [10] [23] 이 에너지의 窮極的인 發生 原因은 이오가 公轉하기 때문이다. 木星 周圍를 돌 때, 이오가 木星으로부터 에너지를 받고, 그 에너지를 유로파와 가니메데로 보내기 때문이다. [23] [24]

科學者들은 유로파의 表面에 있는 線 模樣의 地形들과 얼음이 갈라지는 現象으로부터 유로파가 過去에는 自轉軸 이 기울어져 있었을 可能性을 提起했다. 이 假說이 맞다면, 유로파의 表面에 있는 많은 地形들의 生成 原因을 說明할 수 있다. 線 模樣의 地形들은 內部의 바다가 주는 힘으로 생겨났을 可能性이 있다. 自轉軸의 기울어짐은 얼어 있는 表面層 나이가 어느 程度인지, 朝夕 現象으로 內部 바다에서 얼마나 많은 熱이 發生할지, 그리고 바다가 언제부터 液體 狀態로 存在해 왔는지 等을 計算하는 데 影響을 줄 수 있다. 이렇게 衛星에 加해지는 變化를 堪當하려면 表面이 늘어나야 하는데 變形力 이 너무 클 境遇 얼음이 갈라져 나가게 된다. 기울어진 적이 있다고 假定하면 表面의 갈라진 構造가 旣存 學說과는 달리 훨씬 더 最近에 만들어진 것으로 推定할 수 있다. 이는 유로파의 回戰極 方向이 하루에 수 도 크기 變하면 몇 달만에 1 洗車 週期가 完成되기 때문이다. 또한 內部 바다가 얼마나 나이를 먹었는지를 豫測할 수 있는데 自轉軸이 기울어져 있으면 조석 加速 現象이 더 많이 일어나 熱이 더 많이 發生하기 때문이다. 이 熱은 유로파의 바다가 보다 긴 時間에 걸쳐 液體 狀態를 維持하게 해 준다. 다만 科學者들은 이 自轉軸이 기운 事件이 언제 發生했는지 그리고 그 기울어진 程度가 具體的으로 얼마였는지를 특정하지 못했다. 이는 다음 유로파 探査에서 밝혀낼 課題로 남아 있다. [25]

物理的 性質 [ 編輯 ]

유로파(왼쪽 아래)와 달(왼쪽 위), 地球(오른쪽)의 크기 比較.

유로파의 지름 은 3100 km로, 달 보다 조금 작다. 유로파는 太陽系 에서 여섯 番째로 큰 衛星 이면서 15番째로 큰 天體 이다. 유로파는 갈릴레이 衛星들 中 가장 작지만, 그럼에도 不拘하고 太陽系에서 유로파보다 작은 모든 衛星들을 合한 것보다 더 무겁다. [內容主 7] 유로파의 密度는 유로파가 地球型 行星 과 비슷하게 主要 構成 成分이 硅酸鹽이라 는 것을 示唆하고 있다. [26]

內部 構造 [ 編輯 ]

유로파의 內部 構造를 그린 想像圖.

유로파에는 얼음 遲刻 밑에 깊이 100 km의 바다 가 存在할 可能性이 있다고 여겨지고 있다. 갈릴레오 探査船 의 磁氣場 데이터에서는 유로파가 木星과의 相互 作用을 일으키는 誘導된 磁氣場을 가지고 있음을 보여 주었고, 이는 밑에 電氣가 통하는 顚倒層이 있음을 나타낸다. [27] 이 顚倒層의 正體에 對한 假說 中 하나가 바로 유로파의 地下에 鹽類가 있는 바다가 存在한다는 것이다. 얼음이 맨틀에 붙어있지는 않은 것으로 보이는데, 特히 知覺의 一部 地域은 80度 程度 回轉해서 거의 뒤집힌 것처럼 보이기 때문이다( 眞極徘徊 參照). [28] 유로파는 金屬 狀態의 철 中心部를 가진 것으로 推測된다. [29]

表面의 모습 [ 編輯 ]

大略的인 基本 色相(왼쪽)과 向上된 色相(오른쪽)의 유로파. 갈릴레오 探査船이 可能한 限 最高의 解像度로 撮影했다.

유로파는 山이나 衝突區가 적어 太陽系에서 가장 매끄러운 天體 中 하나이다. [30] 그러나 유로파의 赤道에 10m의 높이를 가진 얼음 스파이크가 있는데, 垂直으로 내리쬐는 햇빛의 影響으로 얼음이 녹아서 龜裂이 생긴 것이라고 推測된다. 이는 페니텐트 라 불린다. [31] 유로파의 十字 地形은 알베도 地形 인 것으로 보여지고, 이는 페니텐트가 낮은 곳에 있음을 가리킨다. 表面에 있는 衝突區 들은 相對的으로 젊은데, 表面이 판 構造論 과 같은 原理로 끊임없이 活動하기 때문이라고 推測되고 있다. [32] [33] 유로파의 얼음 知覺의 反射率은 0.64이다. 유로파는 太陽系에서 反射率이 높은 天體들 中 하나이다. [21] [33] 彗星 이 유로파에 衝突할 때 發生하는 衝突 周波數로 나이를 計算하면, 表面은 約 20萬~1億 8千萬 年 程度 되었다는 計算이 나온다. [34] 유로파의 表面 活動에 關한 理論은 때로는 矛盾되기도 하며, 統一된 見解나 理論은 없다. [35]

하루 동안 유로파의 表面에 내리쬐는 放射線의 量은 5400 밀리시버트 (540 rem )이며, [36] 이 放射線의 襄은 人間이 하루 동안 露出될 境遇 深刻한 疾病을 招來할 수 있다. [37]

表面의 線 [ 編輯 ]

<nowiki />  유로파의 선 目錄 文書를 參考하십시오.
갈릴레오 探査船이 찍은 유로파의 木星 反對便의 半球. 多數의 선을 볼 수 있다.
갈릴레오 探査船이 찍은 유로파의 모자이크 寫眞. 조석 加速 의 影響을 잘 보여준다. 寫眞에는 선, 렌티큘러(돔과 구덩이), 코나마나 카오스 地域이 찍혀 있다.

유로파에서 가장 눈에 띄는 地形은 유로파 全體를 뒤덮고 있는 線( 라틴語 : Lineae 리네아 [內容主 8] [ * ] )들이다. 仔細히 살펴보면 이 線들의 兩쪽 가장자리에서 얼음이 서로 엇갈려 移動한 痕跡이 보여진다. 큰 線은 20 km 程度 펼쳐져 있다. 어두운 部分은 바깥쪽으로 밀려나 있고, 中央은 가벼운 物質로 이루어져 있다. [38] 이런 地形이 생기는 原理와 關聯된 理論 中 가장 確實한 理論은, 유로파의 얼음 知覺이 어떤 이유로인가 열려 따뜻한 層이 露出되고, 따뜻한 얼음이 暴發하듯 뿜어져 나오면서 線을 만들었다는 理論이다. [39] 形成 過程은 地球의 해령 과 비슷했을 것이다. 이런 式으로 얼음層이 열리는 理由는 木星과의 조석 加速 에 依한 것으로 推測된다. 유로파는 木星에 조석 固定되므로 恒常 木星을 向해 同一한 面을 보여주고 있기 때문에, 힘이 加해져 獨特한 무늬가 생겨났을 것이라는 推測이 第一 可能性 있다고 여겨지고 있다. 그러나 유로파의 表面 中 가장 어린 地域만이 이 豫測에 符合했다. 다른 線들은 各各 다른 方向으로 뻗친 모습을 보여준다. 萬若 유로파의 表面이 內部보다 若干 빠르게 回轉하면 이 現象을 說明할 수 있다. 이 理論이 맞다면 地下의 바위 맨틀과 얼음 表面이 分離되며 목성이 유로파의 表面을 잡아당겼을 것이라고 推測된다. [40] 보이저 探査船 과 갈릴레오 探査船의 寫眞은 이 效果의 上限線을 定하는 基準이 되었다. 유로파의 內部와 外部의 相對的인 全體的 回轉은 約 12,000年에 한 番 發生한다고 推測된다. [41] 보이저와 갈릴레오의 硏究 結果는 유로파에 있는 이 龜裂들이 地球의 海嶺과 類似하다는 것을 알아냈고, 유로파에서 表面 攝入 이 일어난다는 證據도 찾아냈다. [42] [43] 이는 얼음 知覺이 地球의 地殼板 처럼 움직인다는 뜻으로, 얼음판이 선 地形에서 생겨나고, 다른 판과 합쳐지는 現象은 처음으로 地球가 아닌 다른 世界에서 판 構造論 이 成立한다는 첫 番째 事例이다. [11] [42] [43]

기타 地質 構造 [ 編輯 ]

<nowiki />  유로파의 地質 構造 目錄 文書를 參考하십시오.
왼쪽: 조석 屈曲 에 依해 表面에 나타난 地形들이다. 리네아(先), 렌티큘러(주근깨), 코나마나 카오스 (오른쪽 寫眞)와 같은 地形들은 매우 險峻하고, 250미터에 達하는 봉우리들과 넓은 板들이 마구 섞여 있다.

유로파에 있는 다른 特徵은 原形과 楕圓形의 "렌티큘러"( 라틴語 : Lenticulae →주근깨 )가 있다는 點이다. 돔 模樣의 봉우리나 구덩이, 매끄럽고 어두운 點 模樣의 地形들이 있다. 이러한 地形들은 거칠게 뒤죽박죽 섞여 있다. 돔의 꼭대기는 周邊의 平野 地方과 나이가 비슷하기 때문에 平野 地方의 얼음이 아래에서 위로 밀어올려져 돔이 形成됐다고 推測된다. [44] 뒤죽박죽 形成된 렌티큘러들은 混亂 地形 이라고 불린다.

混亂 地形의 모습을 보여주는 그림.

한 理論은 이러한 렌티큘러들은 地下의 따뜻한 얼음이 마그마굄 과 비슷하게 外部의 차가운 얼음을 뚫고 올라오며 다이어피어 처럼 形成되었다고 主張한다. [44] 어두운 點들은 따뜻한 얼음이 나왔을 때 생기는 解氷수 에 依해 形成되었다고 推測된다. 混亂 地形들은 얼어붙은 바다에 떠다니는 氷山 과 비슷한 原理로 形成된다고 推測된다. [45]

어떤 假說은 混亂 地形이 正말 렌티큘러 形式으로 되어 있는지에 對해서 疑問을 提起한다. 이 假說은 돔이나 구덩이들은 갈릴레오가 보내온 낮은 解像度의 寫眞들에서 誤解가 생긴 것이라고 主張한다. 이 主張은 얼음이 렌티큘러 形成 過程인 對流를 한다고 보기에는 다이어피어가 너무 낮다는 것이다. [46] [47]

2011年 11月, 텍사스 大學校 오스틴 의 硏究者들은 네이처 雜誌에 論文을 發表했고, 이 論文은 混亂 地形들이 湖水와 같은 물 위에 떠 있다고 示唆한다. [48] [49] 이 湖水는 얼음 밑에 있는 地下 바다와는 다른 槪念이다. 湖水가 存在하는지에 對한 確認은 直間接的으로 얼음層을 調査하기 위한 探査船이 發射되어야 할 것이다.

유로파의 內部 構造에 關한 두 가지 豫測을 보여주는 그림.

地下 바다 [ 編輯 ]

科學者들은 液體 狀態의 물이 유로파의 表面 아래에 存在할 것이라는 假說을 認定한다는 合意를 이뤘고, 그 地下 바다 를 維持시키는 熱氣는 조석 加速 에 依해서 發生한다고 推測하고 있다. [10] [50] 유로파의 表面 溫度는 赤道 部分에서 約 110 K (?160 °C)이고, 極 地方은 約 50 K (?220 °C)이며, 이 낮은 溫度는 유로파의 表面을 花崗巖 程度의 굳기로 단단하게 維持시켜 준다. [6] 地下 바다의 存在를 나타내는 첫 番째 端緖는 조석 加熱 이었다. 유로파의 軌道가 微細하게나마 찌그러져 있고, 다른 갈릴레이 衛星들과 軌道 公明 이 일어나기 때문에 조석 加熱이 일어날 수 있다. 갈릴레오 寫眞 分析팀은 갈릴레오와 보이저 探査船의 寫眞을 根據로 地下 바다의 存在를 主張하였다. [50] 가장 劇的인 例示는 混亂 地形 이다. 混亂 地形을 地下 바다의 물이 얼음 遲刻을 뚫고 나와서 얼어붙은, 유로파에서 一般的인 地形이라고 解釋하기도 하는데, 이 解釋은 論爭의 餘地가 充分하다. 一般的으로 유로파에 對해 硏究하는 行星 地質學者들은 두꺼운 얼음 理論(Thick Ice model)을 選好하는데, 이 理論에서는 直接 表面과 相互作用할 수 있는 地下 바다는 거의 存在하지 않는다. [51] 얼음 知覺의 두께를 推測한 理論들은 몇 킬로미터에서 數十 킬로미터 사이의 各各 다른 값을 算出해 낸다. [52]

두꺼운 얼음 理論을 證明하는 最高의 證據는 유로파의 大型 衝突구들이다. 가장 큰 衝突구는 童心型 模樣이며, 相對的으로 平平하고, "新鮮한" 얼음으로 이루어져 있다. 이러한 視覺的 觀察과 조석 加熱爐 얻어지는 熱意 값을 數學的으로 計算하면, 얼음 知覺의 깊이는 "따뜻한 얼음 層"을 包含하여 10~30 km 程度로 推測되고, 이는 地下 바다의 깊이가 約 100 km 程度 될 수 있다는 것을 意味한다. [34] [53] 萬若 이 計算이 맞다면, 유로파의 바다는 부피가 3 × 10 18  m 3 가 되고, 地球의 바다보다 約 2倍 程度 큰 바다가 유로파에 있을 것이다.

얇은 얼음 理論(Thin Ice model)은 유로파의 얼음 知覺이 기껏해야 몇 킬로미터밖에 되지 않을 것이라고 豫測한다. 그러나 大部分의 行星 地質學者들은 이 理論이 木星의 潮汐力을 知覺의 맨 위層에서만 計算했다고 얘기한다. 一例로 屈曲 分析이 있는데, 이는 유로파의 表面을 平面이나 九老 計算하여 무게를 줌에 따라, 彈性力이 생겨 屈曲이 생겨나는 現象을 分析하는 것이다. 얇은 얼음 理論은 表面에서 屈曲이 일어나는 部分이 200 m 程度로 얇다고 豫想한다. 萬若 正말 유로파의 얼음 知覺이 몇 킬로미터밖에 되지 않는다면, 얇은 얼음 理論은 地下의 液體가 表面과 週期的으로 接觸하여 混亂 地形의 生成을 誘發하고, 表面의 線들을 생겨나게 할 수 있다고 豫測한다. [52]

2008年 後半, 매우 조금이나마 찌그러진 유로파의 軌道와 木星의 潮汐力 때문에 목성이 유로파의 地下 바다를 따뜻하게 維持해 줄 수 있다는 理論이 提起되었다. 以前에 考慮되지 않았던 潮汐力 變數는 로스비 波動 이라고 불리는 現象을 일으키는데, 이 波動은 하루에 몇 킬로미터밖에 퍼지지 않을 程度로 매우 천천히 움직이지만 큰 運動 에너지를 만들어낸다. 現在 推定된 유로파의 自轉軸 기울기人 0.1度를 利用해 計算하면, 로스비 波動은 7.3×10 ^ 17 줄의 에너지를 지녔을 것이고, 以前의 潮汐力 波動보다 約 2千 倍 程度 크다. [54] [55] 이 에너지는 유로파의 바다를 維持시키는 主要 熱源으로 推測된다.

갈릴레오 探査船은 유로파가 木星의 磁氣場이 살짝 變形된 形態인 磁氣 모멘트 를 가지고 있음을 發見했다. 赤道 附近에서의 磁氣場의 세기(藥 120 nT )는 가니메데의 6分의 1 程度이고, 칼리스토의 6倍 程度이다. [56] 이렇게 磁氣場이 생겨나려면 유로파의 內部에 높은 傳導性을 지닌 物質이 있어야 함을 나타낸다. 보이저 探査 以後로, 科學者들은 이 物質의 正體를 알아내기 위해 努力했다. [57] 이 物質의 正體에 關한 가장 可能性 있는 假說은 鹽類가 있는 巨大한 地下 바다가 磁氣場을 顚倒시킨다는 推測이다. [29] 유로파의 表面을 觀察했을 때 어둡고 붉은 유로파의 줄무늬들은 여러 "汚染物"李 모여 있는 것처럼 보이는데, 이는 黃酸 마그네슘 과 같은 鹽類가 豐富한 물이 蒸發되어 남은 鹽類가 表面에 堆積되었다고 推測된다. [58] 黃酸 水化物이 鹽類의 正體라는 假說도 있다. [59] 다른 假說은 이러한 物質은 純粹한 狀態일 때는 흰色이거나 無色이기 때문에 表面의 붉은 色은 나타날 수 없고, 따라서 表面의 物質은 黃 化合物이라고 主張한다. [60]

火山 [ 編輯 ]

유로파의 水蒸氣 기둥(想像도) [61]

허블 宇宙 望遠鏡 은 2012年 유로파의 南極 附近에서 噴出하는, 물 火山으로 보이는 寫眞을 撮影하였다. [61] 이 寫眞을 통해 유로파가 週期的으로, 에베레스트山 보다 20倍假量 높은, 200 km 높이의 물 기둥을 뿜어낸다는 可能性이 提起되었다. [13] [62] [63] 이 물 기둥들은 유로파가 木星으로부터 받는 起潮力 을 計算한 理論과 一致한다. [64] 허블 宇宙 望遠鏡은 이에 對해 2016年 9月 追加的인 이미지 資料를 얻어냈다. [65] [66]

유로파가 받는 起潮力은 달 이 地球 에 주는 影響보다 1000倍 더 强하다. 유로파의 物質 噴出 速度는 7000 kg/s로 推定된다. [64] 太陽系에서 물 기둥을 噴出하는 다른 唯一한 衛星은 엔셀라두스 밖에 없으며, [13] 엔셀라두스의 噴出 速度는 200 kg/s이다. [67] [68]

大氣圈 [ 編輯 ]

1995年 허블 宇宙 望遠鏡 에 실려 있는 고다드 高解像度 分光器 를 使用한 觀測에서, 유로파가 酸素 分子 (O 2 )로 이루어져 있는 아주 옅은 待機 를 가지고 있다는 것이 밝혀졌다. [69] [70] 유로파 表面에서의 大氣壓은 0.1  μPa 로, 이는 地球 大氣의 10 ?12 倍 程度이다. [71] 유로파의 電離層은 木星의 磁氣圈 에서 오는 放射線과 太陽 放射線이 모여 만들어졌다고 생각된다. 1997年 갈릴레오 探査船은 유로파에서 電離層의 存在를 確認했고, [72] [73] 大氣圈의 存在에 對한 證據를 보여주었다.

유로파 周邊의 磁氣場의 모습으로, 빨간 線은 갈릴레오 探査船의 近接 飛行(E4와 E14) 동안의 軌道를 보여 준다.

地球의 大氣圈 과는 다르게, 유로파의 大氣圈은 生物學的으로 생겨난 것이 아니라 分子들이 放射線 分解 가 되어 生成되었다. [74] 太陽에서 오는 紫外線과 木星의 磁氣圈에서 오는 帶電 粒子(이온이나 電子)가 유로파의 물 分子를 때려, 水素와 酸素로 나눠 大氣 中으로 스퍼터링 되거나 吸收 되게 만든다. 같은 放射線이 이 吸收된 物質들을 때어내고, 두 作用이 알맞게 均衡을 이루는 大氣圈을 만들어낸다. [75] 酸素 分子는 壽命이 길기 때문에 大氣의 主要 構成 成分이 된다. 왜냐하면 酸素 分子와 같은 物質들이 表面으로 돌아가면 물이나 過酸化水素 와 같은 分子로 만들어지는 것이 아니라 빠져나와 다른 作用을 始作하기 때문이다. 水素 分子는 가볍기 때문에 유로파의 重力에서 벗어나기 쉽고, 다시는 表面으로 돌아가지 못한다. [76] [77]

表面을 觀察한 結果 放射線 分解에 依해서 생겨나는 酸素 中 一部는 表面을 떠나지 않는다고 밝혀졌다. 表面이 地下 바다와 相互作用을 할 수 있기 때문에( 기타 地質 構造 文段을 參照), 酸素 分子는 밑쪽의 바다와 相互作用하여 生物學的 作用에 도움을 줄 수도 있다. [78] 어떤 假說은 유로파의 表面 中 가장 오래된 表面에서 이 循環率을 測定했다. 放射線 分解에 依해 生成되어 吸收된 酸素가 地下 바다에서 生命 活動에 支障이 없을 程度로 酸素 濃度를 높이며 거의 모든 生物이 酸素 不足 없이 生活할 수 있다고 推測된다. 이 酸素 濃度는 地球의 깊은 바다 程度의 水準이라고 여겨진다. [79]

酸素 原子나 分子와 함께 유로파의 重力을 脫出한 水素 分子는 유로파의 軌道 附近에 가스 圓盤을 形成한다. 이 中星 구름은 카시니 와 갈릴레오에 依해 感知되었으며, 木星의 內部 衛星인 이오 周圍에 있는 黃酸 구름보다 더 크다. 理論은 結局 유로파의 모든 分子가 木星의 軌道로 빠져나와 이온化될 것으로 豫想하고 있다. [80]

探査 [ 編輯 ]

파이어니어 10號 가 찍은 유로파. 當時 探査船은 유로파로부터 너무 멀리 있어 詳細한 寫眞은 찍지 못하였다.
1979年 보이저 2號 가 찍은 유로파.

유로파 探査는 1973年과 1974年에 各各 파이어니어 10號 와 파이어니어 11號 가 木星을 지나쳐 가면서 始作되었다. 最初로 찍힌 寫眞은 以後에 찍힌 寫眞들보다는 解像度가 좋지 않았다.

두 個의 보이저 探査船은 木星界 를 通過하면서 유로파의 얼음 表面을 보여주는 寫眞을 보내왔다. 이 寫眞은 많은 科學者들이 얼음 아래에 바다가 存在할지도 모른다고 推測하기 始作하는 契機가 되었다.

갈릴레오 探査船 은 木星 周圍를 도는 8年間의 任務를 1995年에 始作해 2003年에 마쳤고, 갈릴레이 衛星 의 詳細한 寫眞을 보내왔다. 特히 유로파를 많이 探査하였었기 때문에, "갈릴레오 유로파 任務" 라고도 불렸다. [81]

뉴 허라이즌스 探査船은 冥王星 으로 가는 途中 木星을 지나치며 유로파의 寫眞을 보내왔다.

2007年에 뉴 허라이즌스 探査船이 찍은 木星과 유로파의 寫眞

未來 探査 計劃 [ 編輯 ]

外界 生物 이 存在할지도 모른다는 생각은 外界 生物의 存在에 關한 많은 데이터를 얻기 위한 探査 計劃을 만들어냈다. [82] [83] 이러한 探査 計劃들의 共通的인 目的은 유로파의 化學 成分을 檢査하여 地下 바다에 生命體가 있는지를 알아낸다는 것이다. [84] 유로파에 보낼 探査船은 探査船 周邊과 木星 周邊의 엄청난 放射線을 견딜 수 있게 設計되어야 한다. [83] 유로파는 하루에 5.40 시버트 만큼의 放射能을 받기 때문이다. [36]

2011年, 유로파 探査 計劃이 行星 科學 規模 科學的 調査 硏究會 에서 推進되었다. [85] 2011年 硏究會는 美國 航空宇宙局(NASA)에 유로파 클리퍼와 유로파 軌道船 計劃을 包含해서, 유로파 探査 硏究를 依賴했다. [86] [87] 軌道船은 地下 바다에 對한 硏究를 主로 하고, 近接 通過 探査船(클리퍼)는 化學 物質 分析과 에너지 硏究를 主로 한다. 2014年 1月 13日에 美國 下院 歲出委員會는 유로파 探査 計劃 硏究에 8千萬 달러의 資金을 支援하는 새로운 法案을 發表했다. [88] [89]

  • 유로파 클리퍼 ? 2013年 7月 유로파 클리퍼의 새 計劃案은 제트 推進 硏究所 와 應用 物理 硏究所 에 依해 發表되었다. [90] 유로파 클리퍼의 發射 目的은 外界 生命體가 유로파에 存在할 可能性을 探究하고, 未來의 유로파 着陸船이 着陸할 適當한 地點을 探索하는 것이다. 유로파 클리퍼 探査船은 유로파 軌道를 돌지는 않지만, 유로파를 約 45番 程度 스쳐 지나간다. 2015年 5月, NASA는 유로파 클리퍼 計劃이 承認되었다고 發表했고, 探査船이 搭載할 裝備를 公開하였다. [91] 探査船은 얼음을 貫通하는 레이다, 短波 赤外線 分光計, 地形 寫眞機와 이온 中性 質量 分析計, 熱 感知器와 같은 9個의 裝備가 실릴 豫定이다. [92] 프로젝트는 元來 "유로파 多衆 近接通過 任務"라는 臨時 名稱으로 始作되었지만, 中途에 "유로파 클리퍼"로 바뀌었다.
  • 2012年 유럽 宇宙局 은 " 木星 얼음 衛星 探査船 " 探査 計劃을 承認했다. [15] [93] 探査船은 유로파를 몇 番 지나쳐 가지만, 主要 探査 對象은 가니메데 이다.
  • 現在 NASA 는 유로파 着陸船 을 硏究하는 中이다.

오래된 計劃 [ 編輯 ]

크리오봇 과 하이드로봇 水中 探査船의 想像圖.
2005年頃의 유로파 着陸船 探査 計劃. [94]

2000年代 初盤, 主要 外行星 探査 計劃 에 따라 木星의 얼음 衛星들에 探査船을 보내기 위해 計劃이 세워졌다. 美國 航空宇宙局이 主導하는 木星 유로파 軌道船 과 유럽宇宙局이 主導하는 木星 가니메데 軌道船 을 合쳐 유로파 木星界 任務 라고 이름붙였고, 2020年에 發射하기로 計劃되었었다. [95] 2009年에는 유로파 木星界 任務가 타이탄 土星界 任務 보다 優先權이 앞서게 되었다. [96] 또한 다른 計劃들과의 資金 競爭에 시달렸다. [97] 日本 宇宙航空硏究開發機構 는 木星 磁氣圈 軌道船 을 推進했다. 러시아는 國際的인 努力 끝에 유로파 着陸船 에 關心을 表明했으며, [98] 이 探査船은 유로파의 行星 居住可能性 을 判斷하고 얼음 껍질 아래에 바다가 있는지 알아내어 유로파가 宇宙生物學 敵 價値가 있는지 評價하는 것이 主要 目的이었다. [99] 하지만 全體的으로 2010年代 初盤에 모든 計劃이 取消되거나 縮小되었다. [93]

조비안 유로파 軌道船 은 유럽宇宙局이 2007年에 發射하기로 計劃하였던 探査船이다. 다른 探査 計劃은 아이스 클리퍼(Ice Clipper)라고 하였는데, [100] 探査船을 딥 임팩트 와 비슷한 方式으로 유로파의 表面에 衝突시킨 後, 物質을 噴出시켜 그 物質을 分析하는 計劃이었다. [101] [102] 木星 얼음 衛星 軌道船 은 核 엔진과 이온 엔진을 使用하기로 計劃되었었던, 2006年에 計劃이 取消된 木星 探査船이다. [83] [103] 木星 얼음 衛星 軌道船은 프로메테우스 計劃 의 一部였다. [103] 유로파 着陸船은 木星 얼음 衛星 軌道船에 실려 가기로 計劃되었던 原子力 探査船이었다. [104] 또한 地球에 通信을 中繼할 작은 衛星도 같이 딸려갈 것으로 計劃되었었다. [104]

유로파 軌道船 은 1999年에 推進되었지만 2002年에 取消되었다. 發射 目的은 바다의 範圍와 內部와의 相互作用을 밝혀내는 것이었다. 裝備에는 無線 裝備, 레이저 高度計 , 磁力計 , 랭뮤어 探針 과 地圖 作成用 카메라가 실릴 豫定이었다. [105] [106] 이 軌道船은 레이다를 使用해 表面을 分析할 計劃이었다. [30]

다른 計劃들은 表面 가까이에서 生物學的 活動 이 있을 것이라고 豫想해, 衝突시키거나 드릴로 뚫어 探査하는 方式이다. [107] [108]

2001年에 提案된 또 다른 探査 計劃은 原子力 을 使用해서 얼음을 녹이는 커다란 "溶融 探査艇"( 크리오봇 )을 使用하여 探査하는 計劃이다. [83] [109] 探査船이 얼음을 뚫어 地下 바다에 到着하면, 水中 探査船 하이드로봇 을 물 속으로 집어넣어 情報를 地球로 보낸다는 計劃이다. [110] 크리오봇과 하이드로봇 둘 다 地下 바다의 汚染 을 防止하고, 유로파의 原始 生命體 代身 地球의 生命體가 探査 途中 感知되어 混亂을 주는 것을 막기 위해 强力한 滅菌 處理를 받아야 할 것이다. [111] 이러한 計劃은 아직 重要하게 檢討되지는 않았다. [112]

外界 生命體 存在 可能性 [ 編輯 ]

大西洋에 있는 熱水噴出孔 의 모습. 地熱 에너지에 依해서 생기며, 이러한 熱水噴出孔의 다른 類型 이 化學的 不均衡 狀態를 만들어 生命이 생길 수 있게 만든다.

現在까지 유로파에 生命體가 存在한다는 直接的인 證據는 없지만, 유로파는 潛在的인 居住 可能性 이 높고 外界 生命體 가 있을 수 있는 곳이라는 點에서 太陽系에서 生命體가 存在하기 좋은 位置 中 하나로 뽑히고 있다. [113] 유로파에 生命體가 存在한다면, 生命體는 얼음 밑의 바다에 存在하는 熱水噴出孔 과 비슷한 環境 周邊에서 存在할 것이라고 推測되고 있다. 生命體는 地球의 甚해 에 存在하는 微生物 과 비슷할 것이라고 豫想된다. [84] 유로파는 地球로부터 너무 멀어 生命體가 存在한다는 直接的인 證據는 없지만, 宇宙 探査船들은 유로파에 液體 狀態의 물이 存在할 可能性을 示唆하는 資料들을 보내왔다. [114]

1970年代까지만 해도, 生命體는 太陽에서 오는 에너지에만 依存할 것으로 생각되었다. 地球에서는 太陽의 빛이 地表面에 잡혀서 植物이 光合成 을 통해 二酸化炭素와 물로부터 酸素를 生産하고, 酸素는 動物에 依해 消費되며 光合成으로 生産된 에너지는 먹이 사슬 을 통해 傳達된다. 甚해 의 生物들은 透光層 으로부터 너무 멀기 때문에, 밑에서 내려오는 營養分과 動物 屍體를 먹고 산다. 이처럼 生物이 살 수 있는 環境의 基準은 直射光線이 비추어야 한다고만 생각하였다.

太平洋 에 있는 갈라파고스民고삐鬚髥벌레 의 棲息地이다. 이 벌레는 酸素 를 必要로 한다(따라서 헤모글로빈 은 붉은色이다). 噴出孔 周邊에서 메테人 細菌과 같은 微生物들은 없다.

그러나 1977年, 探査用 潛水艇 DSV 앨빈 이 갈라파고스 單層 에서 探査를 進行하던 中, 科學者들은 갈라파고스民고삐鬚髥벌레 , 조개 , 甲殼類 , 淡치類 와 같은 生物들의 棲息地를 發見했고, 이 棲息地들은 熱水噴出孔 周邊에 分布하고 있었다. 이 生物들은 햇빛에 全혀 依存하지 않고, 獨自的인 먹이 사슬을 가지고 있음도 곧 밝혀졌다. 植物을 代身해서 먹이 사슬의 맨 밑을 이루고 있던 生物은 水素 나 黃化 水素 와 같이 地球 內部에서 올라오는 化學 物質에서 에너지를 얻는 細菌 이었다. 이렇게 太陽에 全혀 依存하지 않고 化學合成 을 통해 에너지를 얻는 生物이 發見됨에 따라 生物學 硏究에 革命을 가져왔다. 이러한 生物은 但只 물과 에너지가 될 化學 物質만을 必要로 했다. 또한 이 發見은 外界 生命이 存在할 可能性을 증가시켜 宇宙生物學 의 새로운 길을 열었다.

유로파의 물 間歇泉 想像圖. [13]

鬚髥벌레와 같은 다른 多細胞 眞核生物 은 細胞 呼吸 을 하면서 酸素 를 使用하기 때문에 間接的으로나마 光合成에 依存하고 있고, 이러한 生態系에 棲息하는 嫌氣性 生物 과 高菌이 바로 유로파의 바다에서 살 수 있으리라 推定되는 生物種이다. [79] 유로파의 地質 活動을 일으키는 原動力은 木星과의 起潮力 이고, 이 影響은 姊妹 衛星인 이오 에서 조금 더 鮮明하게 나타난다. 유로파는 地球처럼 內部의 放射性 崩壞에서 熱源을 얻기도 하지만, 起潮力으로 發生되는 에너지가 數十 倍 程度 더 크다. [115] 그러나 이러한 에너지源은 地球 表面에서 일어나는 光合成 基盤 生態系처럼 크고 多樣性이 높은 生態系가 생겨나지 못할 수도 있다. [116] 유로파의 生命體는 地球의 癌석균 이 棲息하는 場所처럼 바다의 밑바닥이나 밑바닥에 있는 熱水 噴出孔에서 棲息할 것이라고 推測되며, 地球의 極地方에 사는 藻類나 박테리아처럼 유로파의 얼음 地殼 下部에 붙어 存在하거나, 兒에 바다를 떠다닐 可能性도 있다. [117] 하지만 유로파의 바다가 너무 차갑다면 地球에서처럼 生物學的 作用이 일어나지 못할 것이다. 마찬가지로 너무 鹽分機가 높다면, 極端的인 好鹽菌 만 이 바다에서 살아남을 수 있으리라 推測된다. [117]

유로파에 내리쬐는 放射線이 表面의 分子를 分解하는 過程을 나타낸 그림으로, 生命體의 痕跡이 담긴 分子도 같은 過程으로 分解될 수 있다. 따라서, 分子가 放射線을 받았을 때의 變化를 硏究하여야 유로파 表面과 對照하여 生命體 存在 與否를 推定할 수 있다.

2009年 9月, 行星 科學者 리처드 그린버그는 宇宙船 이 유로파의 表面에 衝突하면서 유로파의 얼음에서 酸素 를 떼어내 酸素 分子 狀態(O 2 )로 만들고, 이렇게 생겨난 얼음의 빈 자리를 채우기 위해 地下 바다에서 물이 올라온다고 主張하였다. 그린버그는 이 過程을 통해 유로파의 바다가 不過 몇萬 年밖에 들이지 않고도 地球의 바다보다 酸素 濃度가 더 높아질 수 있다고 主張하고 있다. 이 過程은 유로파의 바다에서, 예컨데 生鮮 等 "巨大한" 好氣性 生物이 살 수 있도록 해 준다. [118]

2006年, 콜로라도 大學校 볼더 大氣 및 宇宙 物理 硏究所 의 副敎授인 로버트 T. 派팔라도는 유로파의 生命體 存在 可能性에 對해 다음과 같이 말했다.

저희는 한때 火星에 生物이 살 수 있는지를 理解하려고 많은 時間과 努力을 들였습니다. 오늘날 유로파 또한 그러한 場所입니다. 우리는 이 點을 確認해 보아야 합니다 ... 하지만 유로파는 潛在的으로 生命體에 必要한 모든 物質을 가지고 있습니다 ... 몇十億 年 前 이야기가 아니라, 只今 이 瞬間을 이야기하는 것입니다 ... [82]

2011年 11月, 한 硏究팀은 "네이처" 지에 유로파의 巨大한 바다와 얕은 湖水가 얼음 遲刻에 둘러싸여 完全히 斷絶된 狀態라는 것을 證明하는 證據들을 提示했다. [48] [49] 萬若 이 點이 確認된다면, 湖水 또한 生命이 살 수 있는 潛在的인 場所 中 하나가 될 수 있다.

2013年 3月 發表된 論文은 過酸化 水素 가 유로파 表面 大部分에 걸쳐서 豐富할 것이라고 推測했다. [119] 論文 著者는 萬若 유로파의 바다에 生命體가 存在하고 過酸化 水素가 地下 바다로 들어가 섞인다면, 單純한 形態를 띠고 있는 生命體의 重要한 에너지源이 될 수 있다고 主張했다. 科學者들은 過酸化 水素가 물과 섞일 때는 酸素로 崩壞하기 때문에 地下 바다의 生命體들에게 重要한 要素하고 생각한다.

2013年 12月 11日, NASA는 有機 物質 과 關係가 있는 粘土 鑛物 ( 層相 硅酸鹽 )이 유로파의 表面에서 檢出되었다고 發表했다. [14] 科學者에 따라, 이 粘土 鑛物은 小行星 이나 彗星 과의 衝突로 인해 생겨난 것이라고 보기도 한다. [14]

地球에서 小行星 衝突과 같은 原因으로 地球의 生命體가 宇宙로 튕겨져 나가, 유로파에 到着하였다는 假說도 있다. 이 假說은 배종발달설 과 類似하다. [120]

같이 보기 [ 編輯 ]

各州 [ 編輯 ]

內容主
  1. ↑ 軌道 近點은 긴半지름( a )과 軌道 離心率( e )로부터 派生된다: a (1? e )
  2. ↑ 軌道 原點은 긴半지름( a )과 軌道 離心率( e )로부터 派生된다: a (1+ e )
  3. ↑ 表面的은 半지름( r )으로부터 派生된다: 4π r 2
  4. ↑ 부피는 半지름( r )으로부터 派生된다: 4 / 3 π r 3
  5. ↑ 表面 重力은 質量( m )과 重力 常數 ( G ), 半지름( r )으로부터 派生된다: G m / r 2
  6. ↑ 脫出 速度는 質量( m )과 重力 常數 ( G ), 半지름( r )으로부터 派生된다:
  7. ↑ 유로파의 質量: 48×10 ^ 21 kg. 유로파보다 작은 모든 衛星들의 質量( 트리톤 包含): 39.5×10 ^ 21 kg ( 트리톤 參照)
  8. ↑ 公式 指名에서는 "리네아"라고 表記한다.
出處週
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