과학자들은 명왕성 표면에 있는 유명한 하트 모양의 얼어붙은 질소 구조가 바람의 방향과 이 난쟁이 행성의 날씨를 제어한다는 것을 발견했습니다. 연구 결과는 Journal of Geophysical Research: Planets에 게재되었습니다.
톰보 지역이라고 불리는 명왕성 표면을 가로질러 2300km에 달하는 크고 밝은 하트 모양의 지역은 2015년 행성간 정거장인 뉴 호라이즌스가 찍은 사진이 공개된 후 유명해졌습니다. 미국과 프랑스 과학자들의 새로운 연구에 따르면 명왕성의 "얼음 심장"은 대기 순환을 제어하는 데 중요한 역할을 합니다.
명왕성의 얇은 대기는 질소 가스와 소량의 일산화탄소 및 메탄으로 구성되어 있습니다. 낮에는 톰보 지역의 고체 질소가 증발하고 밤에는 질소 증기가 응축되어 얼음이 다시 형성됩니다. 이 연구의 저자는 이러한 각 주기를 심장 박동과 비교하고 그 순서를 열, 습기 및 얼음 입자를 운반하는 대기의 질소 흐름의 움직임을 제어하는 행성의 심장 박동과 비교합니다. 과학자들은 New Horizons 우주선이 수집한 데이터를 기반으로 생성된 명왕성의 질소 순환 모델을 구축한 후 이러한 결론에 도달했습니다.
"심장"의 왼쪽(남쪽) 절반은 질소 얼음으로 채워진 깊은 분지이고, 오른쪽(북쪽) 절반은 질소 빙하가 있는 높은 산 지역입니다. 오른쪽 고산 지역에서는 질소가 증발하고 왼쪽에서는 응축되어 기단의 움직임을 만듭니다. 이 현상으로 인해 지표면에서 4km 이상의 고도에서는 일년 중 대부분의 기간 동안 바람이 서쪽으로 분다. 반면 행성의 자전은 동쪽으로 발생한다. 행성 자체의 자전 방향과 반대 방향으로 대기의 고유한 역행 회전을 결정하는 것은 질소 순환입니다.
대기 질량 전달 모델은 또한 북부 및 북서부 지역에서 명왕성 표면의 조경 구역을 설명합니다. 이 지역의 북부 및 북서부 지역에서는 따뜻하고 습한 공기의 지속적인 유입으로 인해 얼음 덮개가 지속적으로 무너지고 어두운 평평한 표면이 형성됩니다.
NASA Ames Research Center의 천체 물리학자이자 행성 과학자인 Tanguy Bertrand는 미국 지구 물리학 연합(American Geophysical Union)의 보도 자료에서 "이것은 밀도가 매우 낮고 바람이 표면에 부딪힐 수 있더라도 명왕성의 대기가 표면에 부딪힐 수 있다는 사실을 확인시켜줍니다"라고 말했습니다. "뉴 호라이즌 임무 전에는 모두 명왕성이 완전히 평평하다고 생각했습니다. 하지만 실제로는 상황이 다릅니다. 다양한 유형의 풍경이 있으며 우리는 그들이 어떻게 형성되는지 이해하려고 노력하고 있습니다."
높은 고도의 서풍 외에도 과학자들은 "얼음 심장"의 서쪽 가장자리를 따라 명왕성 대기에서 강한 표면 근처 기류를 확인했습니다. 동시에 북쪽 지역과 접한 높은 절벽은 이러한 흐름을 분지 내부로 유지하고 순환하면서 힘을 얻습니다.
"이 지역은 바다가 지구의 기후에 중요하듯이 이 지역은 명왕성의 기후에 중요합니다. 왜소행성의 '심장' 일부를 제거하면 얇은 대기에서 해류의 움직임이 극적으로 변할 것입니다."라고 Bertrand는 말합니다.
과학자는 먼 행성의 날씨를 설명하는 모델을 만든 바로 그 사실이 주목할 만하다고 말합니다. "명왕성의 대기가 어떻게 작용하는지 이해하는 것은 우리에게 이 먼 얼음 세계를 지구와 비교할 기회를 제공하여 공통적인 특징과 차이점을 식별할 수 있는 기회를 제공합니다."