수성에도 유성우가 있을까?

Image Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

 

그림> 엔케 혜성이 남긴 먼지 띠를 통과하면서 수성에도 주기적인 유성우가 나타날 가능성이 있을 것으로 보인다. 

 

반복적인 유성우가 수성에도 존재할 수 있음을 의미하는 메신저호의 관측 데이터

 

태양에 가장 가까운 행성에 주기적인 유성우가 발생하는 것으로 보인다.
이는 지구에서 매해 여러번의 유성우를 만들어내는 혜성과 연관이 있을 가능성이 있다.

 

NASA 메신저호에 의한 연구자료들에 의하면 수성의 유성우를 지목하는 단서들은 수성의 외기권을 구성하는 매우 얇은 가스 헤일로에서 발견되었다.

 

이카루스 온라인판에 개재된 논문의 주저자인 NASA 고다드 우주비행센터의 행성과학자 로즈마리 킬렌(Rosemary Killen)의 소감은 다음과 같다.
"수성을 둘러싸고 있는 플라스마와 먼지 환경은 상대적으로 관측하기가 어렵기 때문에 수성에서 유성우가 발견될 수 있다는 가능성은 정말 흥분되고 특별히 중요한 일입니다."

 

유성우는 혜성이나 간혹 소행성에 의해 그 궤도상에 남겨진 부스러기 띠를 행성이 통과할 때 발생한다.
가장 미세한 먼지나 돌멩이, 얼음은 태양 복사에 의해 태양으로부터 멀찍히 밀려나게 되면서 때때로 휘황찬란한 혜성의 꼬리를 만들어낸다.
이보다 조금더 크기가 있는 부스러기들은 혜성의 궤도를 따라 마치 궤적을 그리듯 남게 되면서 미세한 유성체의 띠를 형성하게 된다.

 

지구는 여름에 북반구에서 나타나는 스위프트-터틀 혜성의 명함과 같은 페르세우스 유성우와, 소행성과 관련이 있는 몇몇 유성우 중 하나인 12월의 쌍동이 자리 유성우를 포함하여 해마다 여러번의 유성우가 나타난다.

 

엔케 혜성의 경우는 내태양계에 여러개의 부스러기 띠를 남겨놓았는데 이로부터 10월과 11월, 북반구와 남반구에서 황소자리 유성군이 나타나게 되고 6월과 7월에는 베타 황소자리 유성군이 발생한다.

 

수성에서 발생하는 유성우에 대해 제기된 증거는 외기권에서 나타나는 주기적인 칼슘의 급등양상이다.
메신저호에 의해 측정된 대기와 수성지표의 구성성분에 대한 분광측정자료는 메신저호가 수성궤도를 공전하기 시작한 2011년 3월 이후 첫 9수성년동안 정기적으로 계절적인 칼슘의 급증이 있었음을 보여주고 있다.

 

칼슘 수치 급증에 대한 가설은 작은 먼지 입자들에 의해 발생한 유성우가 이 행성과 충돌하고, 분자속에 담겨있는 칼슘이 이로인해 지표에 퍼지게 되는 것으로 보고 있다.

충돌기화(impact vaporization)라고 불리는 이 과정은 행성간 먼지와 유성우들이 행성에 뿌려질 때, 지속적으로 수성 외기권 가스들을 보충하게 된다.

 

그러나 내태양계에 존재하는 행성간 먼지에 대한 일반적인 상식은 이 먼지 자체로는 주기적인 칼슘의 증폭을 만들어내지는 못한다고 보고 있다.
따라서 이 대목은 행성간 먼지와 더불어서 예를 들면 혜성이 남긴 먼지 띠와 같은 주기적인 원천이 있음을 암시하는 것이다.
자신의 먼지들을 수성의 공전궤도상에 남겨둘 가능성이 있는 몇몇 혜성의 공전궤도에 대한 조사 결과 이러한 사건을 만들 수 있을만한 천체로서 지목된 것은 엔케 혜성이다.
 

이번 논문의 공동저자인 오스틴 텍사스 우주연구소의 행성역학자 조셉 한(Joseph Hahn)의 설명은 다음과 같다.
"만약 우리의 시나리오가 옳다면 수성은 거대한 먼지 청소기인 셈입니다.
우리의 연구에 의하면 행성간 먼지를 제외할 경우 이 행성은 주기적으로 또다른 먼지 폭풍을 통과하고 있다는 설정이 가능한데 우리가 생각하기로 그 먼지폭풍은 엔케 혜성에 의해 만들어진 것입니다."
 

과학자들은 엔케 혜성의 가설을 시험하기위해 세밀한 컴퓨터 시뮬레이션을 만들었다.
그러나 메신저호가 발견한 칼슘 급증 양상은 예상된 결과를 약간만 벌충했다.
이 차이는 아마도 목성과 다른 행성들의 인력 때문에 지속적으로 발생하는 혜성의 궤도 변화 때문일 것으로 예상된다.

 

콜롬비아 대학 라몽-도헤르티 지구 관측소의 메신저 수석 연구원인 씬 솔로몬(Sean Solomon)의 설명은 다음과 같다.
"수성 칼슘 외기의 변이와 공전궤도상에서 수성의 위치는 수년간의 메신저 호 관측을 통해서 익히 잘 알려진 정보입니다.
하지만 이러한 변이의 원인이 특정 혜성과 연관된 유성우라는 것은 아직 소설일 뿐이죠.
이번 연구는 수성과 태양계의 환경하에서 상호작용하는 유성우의 영향에 대해 향후 반드시 증거를 확보하여 제공해야 합니다."

 

* 출처 : NASA Solar System Exploration 2014년 12월 17일 News Release
           http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=48528

 

참고 : 메신저 호가 보내온 다양산 사진 등 수성에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.  
           https://big-crunch.tistory.com/12346935

 

 

원문>

MESSENGER Data Suggest Recurring Meteor Shower on Mercury

17 Dec 2014

 

(Source: NASA/GSFC)

 

The closest planet to the sun appears to get hit by a periodic meteor shower, possibly associated with a comet that produces multiple events annually on Earth.

The clues pointing to Mercury's shower were discovered in the very thin halo of gases that make up the planet's exosphere, which is under study by NASA's MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) spacecraft.

"The possible discovery of a meteor shower at Mercury is really exciting and especially important because the plasma and dust environment around Mercury is relatively unexplored," said Rosemary Killen, a planetary scientist at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and lead author of the study, available online in Icarus.

A meteor shower occurs when a planet passes through a swath of debris shed by a comet, or sometimes an asteroid. The smallest bits of dust, rock and ice feel the force of solar radiation, which pushes them away from the sun, creating the comet's sometimes-dazzling tail. The larger chunks get deposited like a trail of breadcrumbs along the comet's orbit - a field of tiny meteoroids in the making.

Earth experiences multiple meteor showers each year, including northern summer's Perseids, the calling card of comet Swift-Tuttle, and December's reliable Geminids, one of the few events associated with an asteroid. Comet Encke has left several debris fields in the inner solar system, giving rise to the Southern and Northern Taurids, meteor showers that peak in October and November, and the Beta Taurids in June and July.

The suggested hallmark of a meteor shower on Mercury is a regular surge of calcium in the exosphere. Measurements taken by MESSENGER's Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer have revealed seasonal surges of calcium that occurred regularly over the first nine Mercury years since MESSENGER began orbiting the planet in March 2011.

The suspected cause of these spiking calcium levels is a shower of small dust particles hitting the planet and knocking calcium-bearing molecules free from the surface. This process, called impact vaporization, continually renews the gases in Mercury's exosphere as interplanetary dust and meteoroids rain down on the planet. However, the general background of interplanetary dust in the inner solar system cannot, by itself, account for the periodic spikes in calcium. This suggests a periodic source of additional dust, for example, a cometary debris field. Examination of the handful of comets in orbits that would permit their debris to cross Mercury's orbit indicated that the likely source of the planet's event is Encke.

"If our scenario is correct, Mercury is a giant dust collector," said Joseph Hahn, a planetary dynamist in the Austin, Texas, office of the Space Science Institute and coauthor of the study. "The planet is under steady siege from interplanetary dust and then regularly passes through this other dust storm, which we think is from comet Encke."

The researchers created detailed computer simulations to test the comet Encke hypothesis. However, the calcium spikes found in the MESSENGER data were offset a bit from the expected results. This shift is probably due to changes in the comet's orbit over time, due to the gravitational pull of Jupiter and other planets.

"The variation of Mercury's calcium exosphere with the planet's position in its orbit has been known for several years from MESSENGER observations, but the proposal that the source of this variation is a meteor shower associated with a specific comet is novel," added MESSENGER Principal Investigator Sean Solomon, of the Lamont-Doherty Earth Observatory at Columbia University in New York. "This study should provide a basis for searches for further evidence of the influence of meteor showers on the interaction of Mercury with its solar-system environment."

The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory built and operates the MESSENGER spacecraft and manages this Discovery-class mission for NASA.

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Related Link

• NASA's MESSENGER website

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Nancy Neal-Jones
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland
301-286-0039
nancy.n.jones@nasa.gov

Elizabeth Zubritsky
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland
301-614-5438
elizabeth.a.zubritsky@nasa.gov