천왕성의 작은 달 아리엘(Ariel)은 전체 부피의 약 55%를 차지하는 지하 바다를 가지고 있었을 수 있습니다. 달 표면의 분화구, 바위, 능선을 매핑함으로써 행성 과학자들은 아리엘의 지각이 조수 압력으로 인해 갈라지기 전의 지각이 얼마나 두꺼웠는지 모델링하고 오늘날 볼 수 있는 지질학적 특징을 만들어냈습니다. 연구자들은 지각과 핵의 크기를 빼서 아리엘 해양의 두께가 최근 10억년 전에는 약 170km였을 수 있다는 사실을 발견했습니다.
"아리엘에 지하 바다가 있었다면 이는 다른 작은 얼음 위성에도 지하 바다가 있었을 수 있다는 것을 의미합니다."라고 그랜드 포크스에 있는 노스다코타 대학교에서 행성 지질학자 펠로우로 이 연구를 수행한 Caleb Strom이 말했습니다.
아마도 “우리가 생각했던 것보다 바다 세계를 만드는 것이 더 쉬울 것”이라고 그는 덧붙였습니다.
믿을 수 없는 해양 세계
아리엘은 천왕성의 다섯 개의 큰 위성 중 두 번째로 가까운 위성입니다. 하지만 큰 아리엘의 지름은 약 1,160km에 불과하며 지구의 달 크기의 약 3분의 1에 불과하므로 이 이름은 다소 잘못된 이름입니다.
1986년 보이저 2호가 천왕성계를 통과했을 때 과학자들은 아리엘의 얼음 표면이 상대적으로 젊고, 지질학적으로 복잡하며, 극저온화산 활동의 징후를 보이는 것을 보고 놀랐습니다. 달 표면의 일부 특징은 확인된 세 해양 세계인 유로파, 엔셀라두스, 트리톤에서 볼 수 있는 것과 유사합니다.
Strom은 "Ariel의 흥미로운 점은 예상치 못한 일이라는 것입니다."라고 말했습니다. “저희는 이곳이 바다 세계일 것이라고는 예상하지 못했습니다.”
지구와 달, 아리엘의 비교. 이후 연구에서는 Ariel의 표면에서 암모니아와 산화탄소 화합물도 발견했는데, 이는 종종 지하 액체의 존재를 암시하는 화학 물질입니다. 분자는 자주 보충되지 않으면 빠르게 사라집니다.
그러나 아리엘은 너무 작아서 오랫동안 열을 유지할 수 없기 때문에 과학자들은 한때 존재했던 지하 바다가 상대적으로 얇고 수명이 짧다고 생각했습니다.
Strom과 그의 동료들은 처음에는 Ariel의 내부에 대한 이러한 이해에 도전하지 않았습니다. 그들은 달의 지질학적 특징을 만들 수 있었던 힘을 이해하는 데 관심이 있었습니다.
이를 위해 연구원들은 먼저 보이저 2호의 저공비행 이미지를 사용하여 능선, 균열 및 분화구 목록을 작성하여 달 표면의 지도를 작성했습니다. 그런 다음 그들은 Ariel의 내부 구조를 모델링하여 위에서 아래로 부서지기 쉬운 지각, 유연한 지각 및 단단한 핵 위에 바다를 제공했습니다. 그런 다음 그들은 근처의 다른 천왕성 위성과 행성 자체의 조석력으로 인해 다양한 수준의 스트레스 하에서 지각이 어떻게 변형되는지 시뮬레이션했습니다. 지각과 바다의 두께, 조석 응력의 강도를 다양하게 변경함으로써 팀은 모델의 응력 특징을 보이저호에서 파생된 지질 지도와 일치시키려고 했습니다.
Ariel의 거짓 컬러 지도. 중앙 아래와 왼쪽에 눈에 띄는 비원형 분화구는 양구르(Yangoor)입니다. 그것의 일부는 확장 구조론을 통해 능선 지형이 형성되는 동안 지워졌습니다. 이미지 출처:USGS. 팀의 모델에 따르면 두께가 30km 미만인 지각은 적당한 양의 조석 응력으로 인해 부서져 오늘날 볼 수 있는 지질학적 특징을 만들었을 것입니다. 연구자들은 지난 10억~20억년(Ga) 동안 근처 달인 미란다와의 궤도 공명이 이러한 스트레스를 유발하기 위해 아리엘의 궤도를 원형에서 약 4% 늘려 표면을 깨뜨렸다고 제안합니다.
Strom은 "이것은 실제로 지각 두께와 견딜 수 있는 스트레스 수준에 대한 예측입니다."라고 말했습니다. 그렇다면 핵의 직경이 740km이고 지각의 두께가 30km이므로 아리엘의 지하 바다는 위에서 아래까지의 길이가 170km이고 전체 부피의 약 55%를 차지한다는 것을 의미합니다. 연구원들은 결과를 Icarus에 게시했습니다. 9월.
아리엘은 이상한가요? 아마도 아닐 수도 있습니다
"지난 [대략] 10억 년 동안 아리엘에 바다가 존재할 가능성이 있다는 것은 확실히 흥미로운 전망입니다."라고 메릴랜드주 로렐에 있는 존스 홉킨스 응용 물리학 연구소(JHUAPL)의 해양 세계 과학자인 리처드 카트라이트가 말했습니다. "이러한 결과는 아리엘의 표면 지질학이 최근 활동 측면에서 중요한 단서를 제공한다는 것을 시사하는 다른 연구와 일치합니다." 그리고 아리엘이 바다 세계였거나 바다 세계였을 가능성에 대한 가능성이 있습니다. 카트라이트는 새로운 연구에 참여하지 않았습니다.
Strom은 Ariel이 한때 상당한 지하 바다를 가지고 있었다고 해서 그것이 여전히 존재한다는 것을 의미하는 것은 아니라고 경고했습니다. 달은 매우 작아서 열을 잘 유지하지 못한다고 그는 말했습니다. 남아있는 바다는 훨씬 얇아지고 생명체를 찾기에 좋은 곳이 아닐 가능성이 높습니다.
그러나 작은 아리엘이 한때 그렇게 큰 바다를 가졌었다는 사실은 해양 세계가 과학자들이 한때 생각했던 것보다 더 흔하고 창조하기 쉽다는 것을 의미할 수 있습니다. 아리엘의 지하 바다로 이어진 조건을 이해하면 과학자들이 그러한 세계가 어떻게 생겨나고 어떻게 진화하는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
JHUAPL의 행성 과학자인 클로이 베딩필드는 "아리엘의 사례는 비교적 크기가 큰 달이라도 적절한 조건에서 상당한 내부 바다를 발달시키고 유지할 수 있다는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다. "그러나 이것이 모든 유사한 천체가 그렇게 했을 것이라는 의미는 아닙니다. 바다에 대한 각 달의 잠재력은 열원, 화학 및 궤도 진화의 특정 조합에 따라 달라집니다."
행성이나 달 전체 부피의 55%를 차지하는 바다는 꽤 거대해 보일 수도 있지만, 이는 바다 세계의 정상적인 범위 내에 완벽하게 포함될 수도 있다고 이번 연구에 참여하지 않은 Beddingfield가 덧붙였습니다. "아리엘 내부 바다의 예상 두께는… 놀랍지만 얼음 위성의 다양성을 고려하면 반드시 예상치 못한 것은 아닙니다."
이 달에 대해 우리가 아직 모르는 것도 많습니다. 보이저 2호는 비행 중에 달의 3분의 1 정도만 촬영했습니다. 천왕성계에 대한 향후 장기 임무에서는 아리엘과 다른 달의 고해상도 세계 지도를 제공하여 지각 두께 계산을 개선하고 지하 바다의 존재를 확인하는 데 도움이 될 수 있다고 Strom은 말했습니다.
스트롬과 그의 팀은 스트레스 테스트 연구를 미란다, 오베론, 움브리엘 등 천왕성의 다른 위성과 다른 행성 주변의 얼음 위성으로 확대할 계획입니다.
이 기사는 원래 EOS에 게시되었습니다.
인용: Cartier, K. M. S. (2025), 작은 천왕성의 달에는 거대한 지하 바다가 있을 가능성이 높습니다. Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250398. 2025년 10월 24일에 게시되었습니다.
