플루토의 대기

* 플루토(Pluto)는 '명왕성'을 말합니다.
명왕성은 더 이상 행성으로 분류되지 않습니다.
'명왕성'이라는 한자식 표현은 '해왕성, '천왕성'등과 동급의 표현으로 행성이라는 의미를 가지고 있는 표현입니다.
따라서 오해의 소지를 없애기 위해 더 이상 '명왕성'으로 적시하지 않고 영어 표현 그대로 '플루토(Pluto)'로 표현합니다. 

 

Credit: NASA/JHUAPL/SwRI

표1> 이 동영상은 플루토가 태양의 전면을 가로질러갈 때, 뉴호라이즌호의 앨리스 장비로 관측된 태양빛의 투과 수치가 어떻게 감소되어가는지를 보여주고 있다.

이 감소수치는 태양에 대한 뉴호라이즌 호의 도열 선상이 플루토와 가까워지면서 태양 자외선이 투과하는 대기의 양이 점점 많아지기 때문에 발생하는 것이다.

이러한 수치는 플루토의 대기를 설명할 수 있을만한 두 가지 모델에 기반한 예측치와 비교되었다.
그 첫번째 모델은 격렬한 대기 모델(turbulent case)이다. 
이 모델에서 예측하는 수치의 변화폭은 상대적으로 큰 폭이며 이는 하층 대기에 태양빛을 흡수하는 탄화수소가 소량만이 존재하는 것으로 예측하고 있다. 
또 하나의 모델은 정체된 대기 모델(stagnant case)로서 이 모델에서는 플루토 대기에 훨씬 많은 양의 탄화수소가 존재할 것으로 예측하고 있다.

사전조사에서 나타난 앨리스 수치는 이 두 개 중 어느 모델에도 부합되지 않았지만 정체된 대기 모델쪽에 더 가까운 양상을 보여주었다.

 

과학자들이 플루토 표면에서부터 1600킬로미터까지 뻗어있으며 질소가 주성분을 이루고 있는 플루토의 대기를 관측하였다.

이는 플루토 고도 270킬로미터 이상의 대기를 관측한 최초의 사례이다.

 

플루토 대기에 대한  새로운 정보는 7월 14일 뉴호라이즌 호가 최근접 지점을 통과한지 한 시간 후 주도면밀하게 계획된 태양과 플루토, 뉴호라이즌호의 일렬선상 도열 시점에 앨리스 화상 분광기를 이용하여 취득되었다.

태양 엄폐 현상이 일어나는 동안 뉴호라이즌 호는 플루토가 만드는 그림자로 잠겨들면서 플루토의 대기를 투과하여 나오는 태양빛을 관측하였다.

 

사우스웨스트우주탐사연구소(the Southwest Research Institute)의 뉴호라이즌 과학자 앤드류 스테플(Andrew Steffl)의 설명은 다음과 같다.

"바야흐로 플루토 대기과학이 이제 막 시작되는 순간입니다.
다음달에 뉴호라이즌 호가 취합한 모든 엄폐 관측데이터가 지구로 전송될 것입니다.
그렇지만 이미 지금 수준의 데이터를 보더라도 플루토의 대기는 표면에서 지구의 대기보다도 훨씬 더 높은 고도까지 확장되어 있습니다."

 

Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

 

표2> 이 표는 플루토의 일출과 일몰시에 앨리스 장비가 감지한 엄폐 수치가 어떻게 나타나는지를 보여주고 있다.

수치가 가장 높게 나타나는 지점은 시작과 끝지점에 태양 빛이 플루토의 대기에 일체 영향을 받지 않는 지점이다.

우주선이 플루토의 그림자 속으로 잠겨들어고 태양빛이 질소 분자에 흡수되기 시작하면서 수치는 감소하기 시작한다.

엄폐가 진행될수록 플루토 대기상의 메탄과 탄화수소가 태양빛 흡수에 가세하면서 수치는 더더욱 큰 폭으로 떨어진다.

뉴호라이즌 호가 플루토의 그림자 속으로 완전히 잠겨들면 이 수치는 0 이 된다.

그리고 뉴호라이즌 호가 플루토의 그림자에서 벗어나면서 이 수치는 다시 반대양상을 띄게 된다.

반대 양상으로 나타나는 수치를 통해 플루토의 대기는 그 반대편에서도 거의 동일한 양상을 띤다는 것을 알 수 있다.

 

Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

 

표3> 이 표는 뉴호라이즌 호가 플루토에서 관측한 일출과 일몰이 나타난 지점을 보여주고 있다.

뉴호라이즌 호가 플루토의 일몰을 관측한 지점은 하트 지역의 남쪽이었고 당시 뉴호라이즌 호는 플루토로부터 48,200 킬로미터 거리에 위치하고 있었다.
반대로 일출을 관측할 당시 뉴호라이즌 호는 플루토로부터 57,000킬로미터 거리에 위치하고 있었고 일출지점은 고래 꼬리 지역의 바로 북쪽이었다.

 

출처 : NASA Solar System Exploration 2015년 7월 17일 News Release
         http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?News_ID=49524
          

참고 : 플루토를 비롯한 태양계 소천체에 대한 각종 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          왜소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346957
          소행성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346956
          혜성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346955
          유성 :  https://big-crunch.tistory.com/12346954

참고 : 뉴호라이즌 호의 플루토계 통과 기념 포스팅 - 명왕성 VS 플루토 : 행성옹립과 폐위의 역사
           https://big-crunch.tistory.com/12348004

 

원문>

New Horizons Reveals Pluto's Extended Atmosphere
17 Jul 2015
(Source: NASA/JHUAPL/SwRI)

Scientists working with NASA's New Horizons spacecraft have observed Pluto's atmosphere as far as 1,000 miles (1,600 kilometers) above the surface of the planet, demonstrating that Pluto's nitrogen-rich atmosphere is quite extended. This is the first observation of Pluto's atmosphere at altitudes higher than 170 miles above the planet's surface (270 kilometers).

The new information was gathered by New Horizon's Alice imaging spectrograph during a carefully designed alignment of the sun, Pluto, and the spacecraft starting about an hour after the craft's closest approach to the planet on July 14. During the event known as a solar occultation, New Horizons passed through Pluto's shadow while the sun backlit Pluto's atmosphere.

"This is only the beginning for Pluto atmospheric science" says New Horizons scientist Andrew Steffl of the Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. "Next month, the full Alice occultation dataset will be sent to Earth for analysis. Even so, the data we have now show that Pluto's atmosphere rises higher above its surface, in relative terms, than does the Earth's."