토성의 소용돌이치는 바람은 오로라를 만든다

토성

토성은 태양계에 속하는 6번째 행성으로, 바깥 부분에 아름다운 고리를 가지고 있습니다. 태양계에서 목성 다음으로 두 번째로 큰 행성이며, 수십 개의 위성을 가지고 있습니다. 그중에서도 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄을 가지고 있습니다. 또한 토성의 직경은 지구의 약 9.5배이며, 질량은 약 95배입니다. 연구원들은 토성의 오로라를 유발하는 새로운 결과를 알아내었습니다. 그것이 무엇인지 알아봅시다.

오로라를 유발하는 토성의 소용돌이 바람

새로운 연구에 의하면 토성의 오로라 중 일부는 행성 자체 대기 내에서 소용돌이치는 바람에 의해 발생할 수 있으며, 이것은 이전에 다른 어떤 행성에서도 볼 수 없었던 다채로운 디스플레이를 작동시키는 메커니즘이라고 합니다. 오로라는 일반적으로 행성의 자기권에서 대기로 흐르는 에너지 입자들의 상호 작용에 의해 발생합니다. W. M. Keck 천문대의 발표에 따르면, 지구에서 오로라는 태양의 하전 입자에 의해 연료가 공급됩니다. 반면, 목성과 토성에서 오로라에 동력을 제공하는 하전 입자는 행성의 위성에서 화산 폭발로 인해 발생합니다. 토성에서 관찰되는 이 새로운 유형의 오로라는 독특하게 행성 자체에서 생성된 대기 바람에 의해 움직이고 있습니다.

 

 

토성의 오로라

이번 연구의 공동 저자이자 레스터 대학의 행성 천문학 부교수인 Tom Stallard는 '새로운 유형의 오로라에 대한 이번 연구는 지구의 오로라에 대한 초기 이론들을 떠올리게 한다'라고 말했습니다. 또한 그는 '우리는 이제 지구상의 오로라가 태양으로부터 유도된 하전 입자의 흐름과의 상호 작용에 의해 움직인다는 것을 알고 있습니다. 그러나 나는 오로라 Borealis라는 이름이 북풍의 새벽에서 유래한 것을 좋아합니다. 이러한 관찰을 통해 토성에 진정한 오로라가 있음이 밝혀졌습니다. 이것은 행성의 대기에서 바람에 의해 움직이는 최초의 오로라입니다.' 연구원들은 하와이의 마우나케아섬에 있는 W. M. Keck 천문대를 사용하여 토성의 상층 대기 주위에서 소용돌이치는 바람의 종류를 연구할 수 있었습니다. 천문대의 근적외선 분광기(NIRSPEC)는 이 지역의 적외선 방출을 측정했습니다. 그리고 연구원들이 행성의 기상 흐름을 지도화하는 데 사용했습니다. 그들의 발견은 토성의 기상 시스템이 열 층의 에너지에 의해 움직이고, 전리층(자기권 아래에 위치)의 바람이 행성의 밝은 오로라를 생성한다는 것을 시사합니다.

연구의 결과

성명서에 따르면, 이러한 소용돌이치는 바람은 행성의 다양한 회전 속도에 대한 책임이 있는 것으로 보입니다. 그리고 이로 인해 연구자들은 고리가 있는 행성에서 하루가 얼마나 오래 지속되었는지를 결정하기 어렵게 만들었습니다. NASA의 두 대의 보이저 탐사선과 카시니 우주선을 포함한 다양한 우주선이 토성의 대기에서 방출되는 전파 펄스를 추적하여 토성의 회전을 측정하려고 시도했습니다. 그리고 이를 통해 토성의 하루 길이를 측정할 수 있었습니다. 그러나 이러한 펄스의 속도는 수십 년 동안 서로 다른 우주선에 의한 관측 사이에 변화해왔습니다. 레스터 대학의 연구 수석 저자인 Nahid Chowdhury는 성명서를 통해 '행성 내부의 물리학에 대한 우리의 이해는 행성의 진정한 회전 속도가 이렇게 빠르게 변경할 수 없다는 것을 말해 줍니다. 따라서 토성에서 독특하고 이상한 일이 일어나고 있음이 틀림없습니다'라고 말했습니다. '이러한 관찰된 주기성의 이면에 있는 메커니즘을 설명하려는 NASA 카시니 임무의 출현 이후 몇 가지 이론이 주장되었습니다. 이 연구는 관측된 행성의 주기성과 오로라를 모두 생성하는 행성 대기 상층부에 위치한 근본적인 동인을 최초로 발견한 것입니다.' 그는 그 결과가 지역 대기 날씨 패턴에 대한 이론과 태양계의 행성들 뿐 아니라 우리 은하의 다른 별들을 공전하는 세계의 오로라와의 가능한 연관성에 대한 이론을 다시 생각하게 할 것이라고 덧붙였습니다. 이번 연구 결과는 지구물리학 연구 레터 저널에 12월 28일에 게재되었습니다.