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생길  것  같지  않은  토성의  위성  타이탄의  구름

작성

한국항공우주연구원 달탐사임무팀 김주현 선임연구원

:

(

)

토성의 위성 타이탄의 대기에 있는 구름을 형성하는 얼음 입자들에 대한 과학자들의 고체화학적 아이디어

<

>

의  과학자들은  토성의  위성  타이탄의  옅은  공기층에서  생성된  것으로  보이는  얼

NASA

음  구름이  과거에  생각했던  것과는  다른  과정을  통해서  생성되었다는  의견이  제기되었다. 

이  구름은  지구의  극  지역에서  나타나는  것과  유사할  수  있다고  하였다.

타이탄의  성층권에  있는  구름들은  디시아노아세틸렌

로  알려진  탄소 질소 

(C4N2)

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화합물로  구성되어  있는데  이는  연무를  동반한  주황색  타이탄의  대기의  구성요소이

다.

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수  십  년전 

의  보이저  호  탐사선에  탑재된  적외선탑재체가  타이탄의  성층권에서 

NASA

1

이러한  얼음구름을  발견한  적이  있었다 당시  과학자들은  구름을  이루는  입자가  응결되기 

. 

위해서  필요한 

미만의  디시아노아세틸렌  기체를  검출한  바  있다

1% 

.

의  토성탐사선  카시니호도  최근  관측  자료에서  유사한  결과를  얻었다 카시니  탐

NASA

. 

사선의 

적외선  분광기 를  이용하여  연구자들은  매우  높은  고도에  있는  동일한  화학

CIRS(

)

성분의  얼음입자로  이루어진  구름을  발견한  것이다 이  화학성분은  보이저  호가  발견했

. 

1

을  당시에는  수증기  형태였으나 

의  연구에서는  발견된  타이탄의  대기가  매우  건조한 

CIRS

상태였다. 

의  공동연구책임자인 

고다드  비행센터의  캐리  앤더슨  박사는  이러한  얼음

CIRS

NASA 

구름은  지금까지  알려져왔던  타이탄의  구름  형성과정과는  전적으로  다르다고  하였다.

전형적인  구름의  형성과정은  응결을  수반하게  되고 이는  지구에서  물의  증발과  응결이

, 

라는  물의  순환과정에  의한  구름  생성이라는  쉽게  이해할  수  있는  과정이었다 이러한  전

. 

형적인  구름생성  과정은  타이탄의  대류권에  있는  구름도  마찬가지이다 단지  지구에서  물

. 

이  응결되는  것이라면  타이탄에서는  메탄이  응결된다는  점만  다르다. 

다른  응결과정이  타이탄  성층권의  북극과  남극의  겨울철에서  발생한다

이  경우에

. 

는  따뜻한  기체가  극  지역으로  이동하여  냉각되면서  하강하여  응결되어  구름을  형성

하게  된다. 

이러한  과정들은  어떻게  되었든  수증기가  응결하여  얼음이  되기에  적당한  온도와 

압력인  평형점에  도달할  때  구름이  형성된다 이러한  온도와  압력의  평행상태  때문에 

. 

과학자들은  수증기의  양을  계산할  수  있다

그러나  디시아노아세틸렌에  의해서  형성

. 

되는  구름과  관련하여  계산된  바는  없다 단지  과학자들은  얼음구름이  형성되기  위해

. 

서는 

가  관측한  얼음  구름을  형성하기  위한  수증기보다  최소한 

배  이상  더 

CIRS

100

필요하다는  것만  알아내었다.

과거에  제기된  해석으로  보이저  탐사선이  관측했을  때에도  수증기가  있었으나  당시  기

기의  민감도가  낮아서  검출되지  않았다 그러나 

도  수증기형태의  이  화학물질을  발

. 

CIRS

견하지는  못했을  때  앤더슨  박사와  동료들은  응결에  의한  구름  형성  대신에  또  다른  종

류의  얼음입자인 

얼음입자  형성에  대해서  생각하였다

C4N2 

. 

제안된  구름형성  과정의  첫  번째  단계는  얼음입자  생성과  관련이  있는  시아노아세틸렌

으로부터  얼음이  형성되는  것이다 이들  작은  얼음조각들이  타이탄의  성층권  속

(HC3N)

. 

에서  하강함에  따라  그것들은  시안화수소로  덮여진다 이  단계에서  얼음  입자들은  중심핵

. 

과  껍질의  두  개의  다른  층으로  나눠지고 경우에  따라서  자외선의  광자들이  얼어있는  입

, 

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자의  껍질  안으로  들어와  화학적  반응을  일으키기도  한다 이러한  반응은  핵이나  껍질에

. 

서  시작되어  그  결과물로써  디시아노아세틸렌  얼음과  수소를  생성할  수  있다.

연구자들은  지구  극지역의  높은  상공에  있는  오존층을  줄어  들게  하는  구름의  생성과정

으로부터  이러한  고체화학적  아이디어를  얻었다 지구의  성층권은  수분이  부족하더라도

. 

, 

진주운 일명  극지역  성층권  구름 이  생성될  수  있다 이러한  구름들에서는  대기  중  공해

(

)

. 

물질에  있는  염소

를  포함하는  화학물질들이  구름  속  얼음입자에  달라붙게  된

(Chlorine)

다.

앤더슨  박사는  타이탄과  지구  모두에서  서로  유사한  고체  화학과정의  사례를  발견할  수 

있다는  것은  매우  흥미로운  일이라고  언급하였다

연구자들은  그러한  반응들이  타이탄의  대기에서  동떨어져있는  얼음입자들  내부에서 

발생한다고  제안하였다 이러한  경우에  디시아노아세틸렌  얼음  직접적으로  대기와  접촉할 

. 

수  없기  때문에  예상되는  평형상태에  아닌  곳에서  얼음과  수증기가  형성된다는  것이  설

명이  된다. 

이 글은 아래 링크의 기사를 참조하여 작성하였습니다.

※

http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6625