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[우주의 속삭임(121)] 태양 남극 첫 관측⋯자기장 반전 단서 포착
- 유럽우주국(ESA)이 태양의 남극을 촬영한 사상 최초의 이미지를 공개했다. 이 이미지들은 태양이 자연 주기의 가장 활발한 국면인 '태양 극대기'로 진입하는 시점에서, 그간 관측이 불가능했던 태양 남극의 자기 활동을 생생히 보여주며 태양 과학의 새로운 지평을 열고 있다. 이번 이미지는 유럽우주국(ESA)과 미국 항공우주국(NASA)이 공동 운영하는 '솔라 오비터(Solar Orbiter)' 탐사선이 촬영했다고 ESA가 밝혔다. 이 탐사선은 지구 궤도와 다른 고위도 경로를 따라 비행하며, 지난 3월 말 태양 적도에서 약 15~17도 아래 위치한 지점에서 남극의 스냅샷을 직접 포착했다. 태양의 극지대는 지금껏 어떤 관측 장비도 직접적으로 담아낸 적이 없는 '우주 과학의 미지의 땅'이었다. 12일(현지시간) USA 투데이에 따르면 그동안 우리가 본 태양 이미지는 모두 적도 부근에서 찍은 것이다. 지구는 태양계의 모든 행성과 마찬가지로 황도라고 알려진 하늘의 평평한 원반 모양의 평면을 가로지르는 선을 따라 태양 궤도를 돌기 때문이다. 그러나, 솔라 오비터는 2025년 2월 금성을 가까이 지나면서 중력이 증가해 우주선에 궤도면을 벗어나 더 높은 각도로 태양을 볼 수 있게 되면서 '태양 남극 포착'이라는 역사적인 스냅샷을 촬영했다. 카롤 먼델 ESA 과학국장은 "태양은 생명의 원천이자, 동시에 현대 사회의 우주 및 지상 전력 시스템을 위협할 수 있는 존재"라며, "태양의 작동 원리를 이해하고 행동을 예측하는 것이 필수적"이라고 강조했다. 이어 "솔라 오비터의 이번 성과는 태양 연구의 새로운 시대를 여는 출발점"이라고 평가했다. 이번에 포착된 태양 남극은 자기장 북극과 남극 성분이 뒤섞인 혼란스러운 상태를 보였다. 이는 태양활동이 절정에 이르는 '극대기' 국면에 나타나는 특징으로, 자기장이 곧 반전되어 남극이 북극으로 전환되는 시점을 예고하는 현상으로 풀이된다. 태양은 약 11년을 주기로 활동성을 바꾸며, 조용한 '극소기'와 폭발적인 플레어와 폭풍이 빈번한 '극대기'를 오간다. ESA에 따르면, 극대기 동안에는 양 극의 자기장이 서로 뒤바뀌고, 이후 단일 성향의 자기장이 서서히 축적되며 극소기로 향한다. 그러나 이러한 극점 변화의 정교한 메커니즘은 아직 완전히 밝혀지지 않았으며, 솔라 오비터는 이를 실시간으로 추적하고 분석할 수 있는 첫 기회를 제공하고 있다. 막스플랑크 태양계연구소의 소장인 사미 솔란키 박사는 "솔라 오비터는 극점 자기장 형성 과정을 유례없는 관측각에서 추적할 수 있는 최적의 시점에 도달했다"고 밝혔다. 태양 극지를 향한 솔라 오비터의 접근은 단순한 우연이 아니다. 이 탐사선은 금성을 수차례 근접 비행하며 궤도를 점차 기울여 지구와 다른 경사각에서 태양을 바라보도록 설계되었다. 기존의 태양 관측은 모두 지구와 비슷한 적도면을 따라 회전하는 궤도에서만 이뤄졌기 때문에, 극지 관측은 사실상 불가능했다. 솔라 오비터는 2020년 2월에 발사되어 현재까지 고위도에서 태양을 정밀 추적하고 있으며, 향후 몇 년간 궤도 기울기를 더 확대해 더욱 많은 극지 이미지를 확보할 계획이다. ESA의 태양탐사 책임자인 다니엘 뮐러 박사는 "이 데이터들은 태양 자기장과 태양풍, 태양 활동 전반에 대한 인류의 이해를 근본적으로 바꾸게 될 것"이라며 "최고의 장면은 아직 오지 않았다"고 기대를 전했다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(121)] 태양 남극 첫 관측⋯자기장 반전 단서 포착
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[우주의 속삭임(120)] 100년 된 수수께끼, 은하계 '우주선' 기원에 한 발 더 다가서다
- 우주에서 날아오는 매우 빠르고 에너지가 높은 입자인 우주선(宇宙線, cosmic rays)의 출처는 어디일까. 미국 미시간주립대학교(Michigan State University) 천체물리학 연구진이 은하계 내 고에너지 우주선(cosmic rays)의 기원을 밝히기 위한 연구에서 중요한 진전을 이뤘다고 웹사이트 PHYS.org가 보도했다. 이번 연구는 알래스카 앵커리지에서 지난 6월 8일부터 12일까지 열린 제246차 미국천문학회(American Astronomical Society)에서 발표됐으며, '천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)' 및 'AAS 리서치 노트(Research Notes of the AAS)'에 각각 게재됐다. '우주선(Cosmic Rays)'은 빛에 가까운 속도로 이동하는 고에너지 입자로, 1912년 처음 발견된 이후 100년 넘게 그 발생지가 명확히 밝혀지지 않았다. 미시간주립대 슈오 장(Shuo Zhang) 물리·천문학과 조교수 연구팀은 블랙홀, 초신성 잔해, 별 형성 지역 등 극한 천체현상이 우주선의 주요한 기원 후보임을 지목하고, 이를 '페바트론(PeVatron)'이라는 고에너지 천체 입자 가속 장치 개념으로 접근해 연구를 진행했다. 첫 번째 연구에서는 중국의 고고도 공기 샤워 관측소(LHAASO)가 발견한 미지의 페바트론 후보 천체를 분석했다. 박사후연구원 스티븐 디커비(Stephen DiKerby)는 유럽우주국의 XMM-Newton X선 우주망원경 자료를 활용해, 해당 천체가 펄서풍 성운(pulsar wind nebula)임을 규명했다. 이는 펄서로부터 방출된 전자·양전자와 함께 고에너지를 전달하는 확산 거품 구조로, 실제 페바트론의 실체를 확인한 드문 사례 중 하나로 평가된다. 두 번째 연구는 학부생 엘라 웨어(Ella Were), 아미리 워커(Amiri Walker), 샨 카림(Shaan Karim)이 주도했다. 이들은 NASA의 스위프트(Swift) X선 망원경을 통해 또 다른 LHAASO 천체들의 X선 방출 한계를 측정하고, 향후 보다 정밀한 천체 분류 및 관측을 위한 기반을 마련했다. 장 교수는 "우주선은 생각보다 지구 생명체와 훨씬 더 밀접한 관련이 있다"면서 "블랙홀처럼 아주 먼 곳에서 온 약 100조 개의 우주 중성미자가 매초 우리 몸을 통과한다. 그것들이 어디에서 왔는지 궁금하지 않으세요?"라고 반문했다. 이어 장 교수는 "우리의 연구는 우주선의 발원지를 식별하고 분류함으로써, 향후 중성미자 관측소와 전통적 광학·X선·감마선 망원경의 심층 연구를 위한 기준 데이터로 활용될 수 있을 것"이라며, "이는 향후 입자 가속 메커니즘 해명과 은하 진화, 암흑물질 연구에도 큰 기여를 할 수 있다"고 설명했다. 장 교수팀은 향후 남극 아이스큐브 중성미자 관측소(IceCube Neutrino Observatory) 자료와 X선, 감마선 망원경 자료를 융합해, 왜 일부 천체는 중성미자를 방출하는 반면 다른 천체는 그렇지 않은지를 분석할 계획이다. 이를 통해 중성미자의 발생 조건과 공간적 기원을 규명하고, 입자물리학과 천문학 간의 융합연구를 본격화할 방침이다.
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[우주의 속삭임(120)] 100년 된 수수께끼, 은하계 '우주선' 기원에 한 발 더 다가서다
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[글로벌 핫이슈] 트럼프와 머스크 '브로맨스' 결국 파국⋯트럼프 감세법안 두고 공개 충돌
- 도널드 트럼프 미국 대통령과 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO) 간의 갈등이 심화되고 있다. 양측은 트럼프 행정부의 핵심 과제 중 하나인 공화당 세제 개편안, 특히 전기차 세액공제 축소 문제를 두고 공개적으로 설전을 벌였다. 트럼프 대통령은 5일(현지시간) 백악관에서 열린 독일 메르츠 총리와의 회담 중 기자들에게 "머스크에게 실망했다"며 "그가 세제 개편안에 반대한 것은 (세제 개편안에서) 전기차 세액공제를 줄였기 때문"이라고 말했다. 이에 머스크는 대통령의 발언이 전해지는 와중 실시간으로 소셜네트워크서비스(SNS) X(엑스)에 에 반박글을 올렸다. 머스크는 트럼프 대통령이 자신을 비판한 데 대해 "정말 배은망덕하다"며 "내가 없었다면 트럼프는 대선에서 졌을 것이고 민주당이 하원을 장악했을 것이며 상원도 51대 49로 공화당이 패배했을 것"이라고 강하게 반발했다. 머스크는 또 "나는 세액공제를 줄이는 것 자체는 괜찮다"면서도 "문제는 법안에 포함된 '역겨운 특혜조항(pork)' 덩어리"라며 감세안 전체에 반대하는 배경을 설명했다. 이에 앞서 트럼프 행정부는 '크고 아름다운 하나의 법(Big Beautiful Bill)'이라 불리는 세제 개편안을 추진 중이다. 이 법안은 테슬라 등 일부 전기차 모델에 적용되던 최대 7500달러의 세액공제를 2025년 말 종료하는 내용을 담고 있다. 이 법안은 현재로선 2032년까지 유지된다. JP모간에 따르면 이는 테슬라의 연간 순익에 약 12억 달러의 손실을 초래할 수 있다. 트럼프 대통령은 "머스크는 이 법안의 내막을 누구보다 잘 아는 인물인데 갑자기 입장을 바꿨다"며 "전기차 관련 의무조항이 줄어든다는 사실을 알고 나서 태도를 바꿨다"고 주장했다. 이에 대해 머스크는 "해당 법안은 나에게 단 한 차례도 보여지지 않았다"며 "의회조차 제대로 읽지 못한 채 한밤중에 졸속 통과됐다"고 반박했다. 트럼프 대통령은 이날 머스크가 추천한 미 항공우주국(NASA) 국장 후보로 거론된 제러드 아이잭먼에 대해서도 "민주당 지지 이력이 있어 적절치 않다고 판단해 거절했다"고 밝혔다. 아이잭먼은 머스크와 가까운 사업가다. 불과 일주일 전만 해도 트럼프 대통령은 머스크를 백악관으로 초청해 그간의 공로를 치하하는 자리를 마련했다. 머스크의 반발 이후 테슬라 주가는 14%대나 급락했다.
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- 경제
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[글로벌 핫이슈] 트럼프와 머스크 '브로맨스' 결국 파국⋯트럼프 감세법안 두고 공개 충돌
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[신소재 신기술(178)] 핵추진 기술, 심우주 탐사의 새로운 문을 열다
- 태양계 외곽과 심우주 탐사를 위한 '핵분열 기반 전기추진(nuclear electric propulsion)' 기술이 우주항행의 새로운 전기를 예고하고 있다. 1950년대 처음 개념이 제안된 이 기술은 최근 화성 너머로 탐사영역을 확장하려는 인류의 흐름과 맞물려 다시금 주목받고 있다고 과학전문 매체 인터레스팅엔지니어링이 3일(현지시간) 보도했다. 인도 방갈로르에 본사를 둔 두 민간 우주기업 최고경영자들은 '제56회 달·행성과학 콘퍼런스(LPSC 2025)'에서 핵열 전기추진 기술의 가능성과 한계를 다룬 공동연구를 발표했다. 연구팀은 화학추진과 태양광 기반 시스템이 장기 심우주 탐사에는 한계가 있다고 지적하며, 핵분열 기반 전기추진 기술이 이러한 제약을 돌파할 열쇠가 될 수 있다고 강조했다. 인도 민간 우주항공 기업 액셀러론 에어로스페이스(Acceleron Aerospace) 말라야 쿠마르 비스왈 최고경영자(CEO)과 그라하 스페이스(Grahaa Space) 라메시 쿠마르(CEO)는 "핵분열 추진은 높은 에너지 밀도와 태양광에 의존하지 않는 자립적 전력공급이 가능해, 수십 년간 안정적인 탐사 운용이 가능하다"고 밝혔다. 이들은 기존 추진체 대비 핵분열 추진의 주요 장점으로 △ 추진력과 생명 유지 장치 구동을 위한 안정적 전력 제공 △ 탐사 시간 단축 △ 대형 탑재체 수송 가능성 등을 꼽았다. 미 항공우주국(나사·NASA)에 따르면 핵 추진은 화학 로켓보다 추진제 효율이 더 높다. 화성으로의 유인 및 화물 임무와 태양계 외곽으로의 과학 임무에 활용될 수 있는 잠재적 기술로, 많은 경우 더 빠르고 강력한 임무를 수행할 수 있다. 핵추진 시스템은 특히 태양빛이 닿지 않는 그림자 지형이나 태양계 외곽과 같은 저광량 환경에서도 운용이 가능하다는 점에서 활용성이 높다. 이번 연구는 핵추진의 장점 외에도 방사선 차폐, 시스템 중량, 안전성 확보 등 기술적 난제도 조명했다. 비스왈은 미국 과학 매체와의 인터뷰에서 "NASA의 '킬로파워(Kilopower)' 프로젝트와 같은 연구는 핵분열 기술의 실현 가능성을 뒷받침하는 긍정적 신호"라고 평가했다. 특히 이 기술이 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 물론, 태양계 너머 카이퍼벨트까지의 접근을 가능케 할 것이라는 분석도 내놓았다. 그러나 현실적인 과제는 여전히 남아 있다. 바로 '예산'이다. 핵추진 로켓은 1950년대에도 제안된 바 있으나, 당시 NASA의 로켓용 핵추진 엔진 NERVA(너바) 프로그램은 1973년 예산 삭감과 스페이스 셔틀 집중정책으로 폐기됐다. 기술적 가능성에도 불구하고 투자 수익이 단기간에 나타나지 않는다는 점이 지속적인 자금 확보의 걸림돌로 작용하고 있다. NERVA(너바, Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) 프로그램은 1955년부터 1973년까지 미국이 추진한 핵열추진 로켓 개발 프로젝트로, NASA와 미국 원자력위원회(AEC)가 공동으로 주도했다. 이 프로그램은 기존 화학로켓보다 높은 추진 효율을 제공하여, 심우주 탐사와 유인 화성 탐사 임무를 위한 핵심 기술로 여겨졌다. NERVA는 액체 수소를 추진제로 사용하며, 고온의 핵분열 반응로에서 수소를 가열하여 노즐을 통해 분사함으로써 추진력을 얻는 방식이다. 이러한 핵열추진 방식은 기존 화학로켓보다 약 23배 높은 비추력(약 800~900초)을 제공하여, 더 무거운 탑재물을 더 먼 거리로 운반할 수 있는 잠재력을 지녔다. 1973년, NERVA 프로그램은 여러 요인으로 인해 종료됐다. 우선, 아폴로 프로그램 이후 우주 탐사에 대한 정치적·사회적 관심이 감소하면서, 유인 화성 탐사와 같은 장기 계획에 대한 지원이 줄어들었다. 또한, 환경 및 안전에 대한 우려, 예산 삭감, 무인 탐사선의 발전 등도 프로그램 종료에 영향을 미쳤다. 2023년, NASA 우주비행사 출신이자 민간 우주기업 '애드 아스트라(Ad Astra)'를 설립한 프랭클린 창 디아즈는 "핵 전기추진 엔진(VASIMR)을 우주에서 시험 운용하기 위한 기술은 이미 준비됐지만, 상용화를 위한 수백만 달러 규모의 자금 확보가 관건"이라고 말한 바 있다. 비용과 시간, 기술적 장벽을 넘어설 수 있다면 핵추진 기술은 단순한 대안이 아닌 '심우주 탐사의 새로운 시대'를 여는 열쇠가 될 수 있다. 우주 기술이 지닌 상징성과 전략적 가치가 커지는 지금, 이 고전적이지만 혁신적인 접근법이 재조명받고 있다.
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[신소재 신기술(178)] 핵추진 기술, 심우주 탐사의 새로운 문을 열다
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[기후의 역습(142)] 북극 해빙, 미국 동부 해안 침수 위기 불러올 수도
- 지구 온난화로 인한 북극권의 이상 고온 현상이 대서양 해류 시스템을 뒤흔들 수 있다는 경고가 과학계에서 제기됐다. 이는 향후 미국 동부 해안 지역에 해수면 상승과 대규모 침수 위험을 초래할 수 있다는 분석과 맞닿아 있다. 스웨덴 예테보리대학 기후학자인 셀린 외제(Céline Heuzé) 박사를 비롯한 노르웨이, 독일, 영국 등 국제 공동 연구진은 최근 발표한 연구를 통해 북극의 해빙 가속화가 북대서양 해류 순환(AMOC, Atlantic Meridional Overturning Circulation)에 중대한 영향을 미칠 가능성이 있다고 지적했다고 네이처, 어스닷컴 등 다수 외신이 전했다. 연구진은 북극의 부포르 해류(Beaufort Gyre)에 담긴 담수가 일정 한계를 넘길 경우, 대서양의 온난 해류 흐름이 약화되거나 붕괴될 수 있다고 분석했다. AMOC는 남북을 오가는 해류 순환으로, 북반구의 기후 안정성과 밀접한 관련이 있는 핵심 시스템이다. 특히 미국 플로리다. 조지아, 캐롤라이나 등 동부 해안 지역은 AMOC가 느려질 경우 따뜻한 해류가 북쪽으로 이동하지 못하고 해안에 정체되어 해수면 상승을 가속화 시킬 수 있다. 미 해양대기청(NOAA)은 이미 미국 동부 일부 지역에서 평균보다 빠른 해수면 상승이 진행중이라고 경고했다. 이와 같은 해류 변화는 단순히 해수면 상승을 넘어, 폭풍 강도 강화와 강수 패턴 변화 등 기후 전반에 걸친 영향을 미칠 수 있다. MIT 해양학자 라파엘레 페라리(Raffaele Ferrari) 교수는 "AMOC의 붕괴는 '기후 티핑 포인트(Climate Tipping Point)'에 해당한다"며 "예측 불가능한 규모의 변화가 갑작스럽게 일어날 수 있다"고 우려했다. NASA 연구에 따르면 북극 해빙이 줄어들면, 기존의 밝은 얼음 표면이 어두운 해수면으로 바뀌며 태양열을 더 많이 흡수하게 된다. 이로 인해 해수 온도가 상승하고, 추가적인 해빙 및 담수 유입으로 이어져 AMOC의 균형이 더욱 위협받는 악순환이 반복된다는 분석이다. 미국 동부 해안 도시들은 이에 대응해 해안 방벽, 배수 펌프, 해수 유입 방지 시설 등 인프라 개선에 나서고 있다. 버지니아주 노퍽(Notfolk)등 일부 도시는 조례 개정과 함께 침수 위험 지역에 대한 신규 개발 제한도 검토 중이다. 국제 연구진은 다행히 일부 관측 결과 AMOC가 기존 모델보다 다소 강인한 모습을 보이고 있다고 설명했으나, 온실가스 배출이 지속될 경우 향후 수십 년 내에 해류 악화 가능성은 여전히 유효하다고 강조했다. 이에 따라 과학자들은 장기적으로 탄소 배출 저감, 재생에너지 확대, 해양 생태계 보호를 통한 기후 완화 정책이 반드시 병행돼야 한다는 입장이다. 아울러 연안 지역의 주민, 지방 정부, 교육기관, 기업 등이 협력해 기후 회복력 강화를 위한 행동에 나설 것을 주문했다. 해양 전문가들은 "해류 변화는 단지 물의 흐름이 아니라, 생태계와 농업, 도시계획, 사회경제 전반에 연쇄적 영향을 주는 대형 구조"라며, "북극에서 일어난 변화가 곧 뉴욕과 마이애미 해안에 파문을 일으킬 수 있음을 간과해서는 안 된다"고 경고했다. 이번 연구 결과는 네이처 자매지 '지구·환경 커뮤니케이션(Communications Earth & Environment)'에 게재됐다.
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- ESGC
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[기후의 역습(142)] 북극 해빙, 미국 동부 해안 침수 위기 불러올 수도
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[우주의 속삭임(118)] 화성 대기 탈출 현상 '스퍼터링', 사상 첫 직접 관측
- 미국과 프랑스의 우주과학 연구진이 화성에서 '대기 스퍼터링(atmospheric sputtering)' 현상을 사상 처음으로 직접 관측했다. 이는 화성 초기 존재했던 물이 사라진 이유에 대한 답이 될 수 있어 주목받고 있다. 미국 항공우주국(나사·NASA)은 29일(현지시간) 공식 홈페이지를 통해, 화성탐사선 '메이븐(MAVEN)'이 10년에 걸쳐 수집한 데이터를 분석한 결과, 태양풍에 의해 화성 대기가 우주로 탈출하는 스퍼터링 과정을 처음으로 실시간 확인했다고 발표했다. 연구진은 화성 상공 약 350km 지점의 아르곤(Ar) 밀도가 태양풍의 방향과 전기장 변화에 따라 달라지는 반면, 지표면 근처에서는 아르곤 밀도가 거의 일정하게 유지된다는 사실을 포착했다. 이 같은 고도별 차이는 고에너지 태양풍 입자가 화성 대기 분자에 충돌해 우주로 날려 보내는 스퍼터링 현상이 실제로 일어나고 있음을 뒷받침하는 결정적 단서로 해석됐다. 스퍼터링은 행성 자기장이 약하거나 없을 경우 태양풍에 포함된 이온이 대기 입자를 직접 때려 우주로 방출시키는 현상이다. 자기장이 지구처럼 강하게 형성되지 않은 화성은 이 같은 대기 손실 메커니즘에 매우 취약하다. 콜로라도 볼더 대학교 대기 및 우주 물리학 연구소의 MAVEN 수석 연구원이자 이 연구의 주저자인 섀넌 커리 박사는 화성 대기 스퍼터링 현상에 대 "수영장에서 대포알을 던지는 것과 같다"고 비유했다. 그는 "이 경우 대포알은 무거운 이온이 대기에 매우 빠르게 충돌하여 중성 원자와 분자를 튀기는 것"이라고 설명했다. 특히 연구진은 태양 폭풍이 발생할 때 대기 중 아르곤 밀도 차이가 더욱 뚜렷해졌다는 점에 주목했다. 고고도에서는 가벼운 아르곤 동위원소가 사라지고, 무거운 동위원소만 남는 경향이 지속적으로 관측됐다. 이는 현재 시점에서도 화성에서 스퍼터링이 활발하게 일어나고 있다는 것을 의미한다. 이번 연구는 스퍼터링이 화성의 기온 저하와 건조한 환경, 나아가 표면 물 손실에 결정적 역할을 했다는 기존 가설을 뒷받침하는 과학적 증거로 평가된다. 연구진은 이를 입증하기 위해 메이븐 탐사선에 탑재된 태양풍 이온 분석기, 자력계, 중성 가스 및 이온 질량 분석기 등 3가지 계측 장비를 활용해, 화성의 낮과 밤, 고·저고도 전 구간에서 동시에 정밀 측정을 수행했다. 이러한 관측은 몇 년에 걸쳐 진행됐으며, 다양한 조건에서 데이터를 확보해 정확성을 높였다. 수집된 데이터로 과학자들은 태양풍과 스퍼터링의 관계를 정밀하게 반영한 아르곤 분포 지도를 새롭게 제작했다. 이 지도는 고에너지 입자가 어디서 대기와 충돌해 아르곤을 탈출시키는지를 정확히 보여준다. 특히 스퍼터링 속도는 이전 예측보다 4배 빠르게 진행 중이며, 태양 폭풍 시기에는 그 속도가 더욱 가속화되는 것으로 나타났다. 커리 박사는 "이번 결과는 스퍼터링이 화성 대기 손실과 물의 역사에 중대한 영향을 끼쳤음을 보여준다"며, "초기 화성은 지금보다 훨씬 강한 자외선에 노출돼 있어 스퍼터링도 훨씬 격렬하게 일어났을 가능성이 크다"고 설명했다. 연구진은 "이 같은 대기 손실이 누적되면서 화성 표면의 물과 대기가 오랜 시간에 걸쳐 소실됐을 것"이라고 덧붙였다. NASA는 "이 연구는 과거 화성의 물 존재 가능성과 거주 환경 조건을 이해하는 데 핵심적인 자료가 될 것"이라고 평가했다. 이번 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 게재됐다.
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[우주의 속삭임(118)] 화성 대기 탈출 현상 '스퍼터링', 사상 첫 직접 관측
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[우주의 속삭임(117)] 태양계 형성의 실마리, 초기 목성은 현재보다 2배 컸다
- 목성이 형성 초기에는 지금보다 훨씬 큰 규모였으며 자기장도 최대 50배 강력했다는 연구 결과가 나왔다. 이 발견은 태양계 전체의 기원과 구조를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 미국 캘리포니아공과대학(칼텍, Caltech) 행성과학 교수 콘스탄틴 바티긴와 미시간 대학교 물리천문학 교수인 프레드 C. 애덤스가 이끄는 연구팀은 5월 20일자 '네이처 천문학(Nature Astronomy)'에 발표한 논문에서 목성의 초기 상태를 역산한 계산 결과를 공개했다. 칼텍은 홈페이지를 통해 "목성은 예전에는 현재 크기의 두 배였고 훨씬 더 강한 자기장을 가지고 있었다"고 밝혔다. 흔히 우리 태양계의 '설계자'라고 불리는 목성의 중력은 다른 행성들의 궤도를 형성하고, 그 행성들이 형성된 가스와 먼지 원반을 조각하는 데 중요한 역할을 했다. 논문에 따르면, 태양계의 최초 고체 물질이 생성된 지 380만 년 후, 즉 태양 주위의 물질 원반(원시행성상 성운으로 알려짐)이 소멸하는 중요한 시점에 목성은 지금보다 반지름이 두 배 가까이 컸으며, 자기장은 현재보다 최소 50배 강했다. 연구진은 기존 행성 형성 모델에서 자주 활용되는 가스 축적 속도 등 가정에서 벗어나, 목성의 내측 위성인 아말테아(Amalthea)와 테베(Thebe)의 공전 궤도 기울기를 분석하는 방식으로 접근했다. 이 위성들은 목성의 네 개의 큰 갈릴레이 위성 중 가장 작은 이오보다 목성에 더 가까이 공전한다. 즉, 이들 소형 위성은 목성에 가깝고 공전 궤도가 약간 기울어져 있는데, 이는 태양계 초기부터 거의 변하지 않았을 것으로 추정된다. 이를 통해 연구진은 목성의 원시적 크기와 자기장을 재구성할 수 있었다. 계산 결과 당시 목성은 현재보다 부피가 2000개 이상의 지구를 담을 수 있을 정도로 거대했다. 현재는 약 1321개의 지구를 수용할 수 있는 크기다. 바티긴 교수는 "우리가 어디서 왔는지를 이해하는 것이 궁극적인 목표이며, 이를 위해서는 행성 형성 초기 단계를 파악하는 것이 필수적"이라며 "이번 연구는 목성뿐 아니라 태양계 전체의 형성과 진화를 이해하는 데 중요한 진전을 의미한다"고 말했다. 애덤스는 과거가 오늘날 태양계에 남긴 놀라은 흔적을 강조했다. 그는 "45억 년이 지난 지금도 목성의 초기 물리적 상태를 재구성할 수 있는 충분한 단서가 남아 있다는 것은 놀라운 일이다"라고 말했다. 이번 연구는 초기 목성의 거대한 질량과 자기장이 태양계 전체 구조에 어떤 영향을 미쳤는지에 대해서는 직접 언급하지 않았지만, 목성의 형성과 초기 진화가 태양계의 형성에 '중추적인 역할'을 했다는 점을 강조했다. 해당 논문 제목은 '목성의 원시 물리적 상태 결정(Determination of Jupiter's Primordial Physical State)'이다. 칼텍, 데이비드 및 루실 패커드 재단, 국립과학재단, 미시간대학교, 미시간대학교 이론물리센터가 연구비를 지원했다.
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[우주의 속삭임(117)] 태양계 형성의 실마리, 초기 목성은 현재보다 2배 컸다
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[우주의 속삭임(115)] 제임스 웹 우주망원경, 목성 오로라의 새로운 비밀 포착⋯지구보다 수백 배 밝아
- 미국항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 태양계 최대 행성인 목성의 오로라에서 기존과는 다른 새로운 특징을 포착했다. 이번 관측은 목성 자기권과 대기 상층부의 상호작용을 보다 정밀하게 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다. NASA는 13일(현지시간) 웹 우주망원경이 2023년 12월 25일 관측한 목성 북극 오로라에 대한 연구 결과를 발표했다. 연구는 영국 레스터대학의 조너선 니콜스(Jonathan Nichols) 박사가 이끄는 국제 공동연구진이 수행했으며, 주요 내용은 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다. 목성의 오로라는 지구의 북극광·남극광처럼 태양에서 방출된 고에너지 입자들이 자기장을 따라 대기 상층에 유입돼 형성된다. 그러나 목성에서는 이와 더불어 위성 '이오(Io)'에서 방출된 화산 분출물도 중요한 기여 요인으로 작용한다. 이오의 강력한 화산 활동으로 방출된 입자들은 목성 주변의 자기장에 포획돼 초고속으로 가속되며, 대기와 충돌해 강력한 오로라를 만들어낸다. 특히 웹 망원경의 근적외선 카메라(NIRCam)를 활용한 이번 관측에서는 오로라 내에서 생성된 삼수소양이온(H₃⁺)의 방출선이 이전보다 훨씬 불규칙하게 변화한다는 사실이 새롭게 밝혀졌다. 이는 목성 상층 대기의 열적 구조와 방출 메커니즘에 대한 기존 가설을 재검토할 필요성을 시사한다. 니콜스 박사는 "오로라가 15분 간격으로 천천히 희미해졌다 다시 밝아질 것이라 예상했지만, 실제로는 전 영역이 초 단위로 변화하며 '튀고 터지는 듯한' 역동적인 모습을 보였다"고 밝혔다. 그는 "이번 자료는 말 그대로 크리스마스 선물 같은 발견"이라고 덧붙였다. 연구진은 또한 웹 망원경과 동시에 허블 우주망원경의 자외선 센서를 활용해 목성 오로라를 관측했지만, 웹에서 관측된 가장 밝은 빛이 허블에는 나타나지 않는 이상 현상을 발견했다. 니콜스 박사는 "두 망원경의 데이터를 종합해도 기존 이론으로 설명이 되지 않는다"며 "매우 저에너지 입자가 대량으로 대기에 유입됐을 가능성이 있으나, 이는 현재의 물리학적 예측을 넘어서는 것"이라고 설명했다. 이 같은 관측 결과는 향후 목성의 자기권 구조뿐 아니라 외계행성 오로라 연구에도 새로운 방향을 제시할 것으로 보인다. 연구진은 향후 NASA의 주노(Juno) 탐사선의 데이터와 추가적인 웹 망원경 관측을 결합해 분석을 이어갈 계획이다. 한편 제임스 웹 우주망원경은 NASA, 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA)이 공동으로 개발한 세계 최고 성능의 적외선 천문관측 장비로, 우주의 기원과 행성 시스템의 진화를 밝히기 위한 핵심 도구로 활용되고 있다.
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[우주의 속삭임(115)] 제임스 웹 우주망원경, 목성 오로라의 새로운 비밀 포착⋯지구보다 수백 배 밝아
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[우주의 속삭임(114)] "금성 지각, 예상보다 얇고 역동적"⋯NASA, 새로운 지질 순환 모델 제시
- 미 항공우주국(NASA)이 지원한 최신 연구에서 지구의 '뜨거운 쌍둥이'로 불리는 금성의 지각이 기존 예측보다 얇고, 독자적인 방식의 지각 변화 과정을 겪고 있다는 분석이 제기됐다. 12일(현지시간) 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 발표된 논문에 따르면, 금성의 평균 지각 두께는 약 40km, 최대 65km에 불과한 것으로 나타났다. 이는 높은 열과 압력을 지닌 금성의 환경을 감안할 때 의외로 얇은 수준이다. 지구의 지각은 여러 개의 거대한 판으로 구성되어 천천히 이동하며, 충돌, 융기, 침강을 반복한다. 이 같은 판 구조운동(plate tectonics)은 지각의 두께와 성분을 결정짓는 핵심 매커니즘으로 작용해왔다. 두 판이 충돌할 경우, 밀도가 낮은 판이 위로 올라가고, 무거운 판은 지구 내부 맨틀로 끌려 들어가게 되는 데, 이 과정에서 고온 고압 환경에 노출된 암석은 성질이 변하는 '변석작용(metamorphism)'을 겪는다. 그러나 금성에서는 이러한 판 운동의 증거가 발견되지 않는다. NASA 존슨우주센터 산하 행성과학부문의 저스틴 필리베르토(Justin Filiberto) 부소장은 "금성은 단일 지각판 구조를 가지고 있으며, 지구처럼 판 충돌에 의한 지각 침강 현상이 없다"고 설명했다. 그럼에도 불구하고 연구진은 금성 지각의 하부가 시간이 지나며 점점 더 조밀해져, 일정 두께를 넘어서면 아래 맨틀로 떨어지거나, 고온으로 인해 녹아내리는 과정을 거친다는 모델을 제시했다. 이 과정 역시 지각 물질을 내부로 되돌려 보내고, 화산 활동을 유발하는 메커니즘으로 작용할 수 있다. 판 구조운동이 없는 금성에서, 암석의 밀도와 열 변화에 기반한 이러한 지각 순환이 새롭게 주목받고 있다. 필리베르토 부소장은 "지각이 더 두꺼워지면 바닥층이 밀도 증가로 인해 멘틀에 흡수거나 용융되며, 이로 인해 수분과 원소가 다시 내부로 순환될 수 있다"며 "이는 금성에서 용암이 생성되고 화산이 분출되는 메커니즘을 설명할 수 있는 새로운 틀"이라고 설명했다. 이번 연구는 금성의 내부 구조와 화산, 대기 진화를 이해하는 데 중요한 실마리를 제공할 것으로 보인다. NASA는 앞으로 금성 표면과 대기를 직접 관측할 수 있는 탐사 미션을 준비 중이다. 다빈치(DAVINCI·금성의 대기 성분 조사), 베리타스(VERITAS·표면 지형 및 화산 활동 탐사), 유럽우주국(ESA)의 엔비전(EnVision) 등 차세대 탐사선들이 금성의 지각 구성과 활동성을 정밀 분석할 예정이다. 필리베르토는 "금성의 화산 활동이 실제로 얼마나 활발한지에 대해서는 아직 명확한 데이터가 없다"며 "다양한 탐사를 통해 지질 및 대기 활동의 상호 작용을 밝혀낼 수 있기를 기대한다"고 덧붙였다.
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[우주의 속삭임(114)] "금성 지각, 예상보다 얇고 역동적"⋯NASA, 새로운 지질 순환 모델 제시
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[우주의 속삭임(113)] 은하에서 쏟아진 '유령 입자'⋯중성미자 생성 메커니즘의 새 해석
- 남극 얼음속에 묻힌 입자 망원경이 우리 우주의 가장 수수께끼 같은 입자인 '중성미자(neutrino)'에 대한 새로운 단서를 포착했다. 미국 UCLA와 일본 오사카대, 도쿄대 카블리 우주물리수학연구소(Kavli IPMU) 등 국제 공동 연구진은 오징어 은하로도 불리는 '은하 NGC 1068'에서 유래한 고에너지 중성미자 신호를 분석해 기존 이론과는 다른 생성 경로를 제안했다고 UCLA 매거진이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 중성미자는 전기적으로 중성이며, 물질과 거의 상호 작용하지 않아 '유령입자'로 불린다. 이러한 특성 탓에 우주의 기원을 밝히는 열쇠로 주목받고 있지만, 감지 자체가 극도로 어렵다. 이에 따라 연구진은 남극 빙하 1㎦ 깊숙이 5160개의 센서를 설치한 아이스큐브 중성미자 관측소(IceCube Neutrino Observatory)를 활용해 이 입자를 추적해왔다. UCLA의 물리 및 천문학 교수이자 카블리 IPMU의 선임 연구원인 알렉산더 쿠센코(Alexander Kusenko)는 "우리는 빛을 사용하여 별을 보는 망원경을 가지고 있지만 이러한 천체 물리학 시스템 중 상당수는 중성미자를 방출한다"고 말했다. 남극 입자 망원경에 대해 쿠센코 교수는 "중성미자를 보려면 다른 유형의 망원경이 필요하며, 이것이 바로 남극에 있는 망원경이다"라고 설명했다. NGC 1068에서 이번에 감지된 중성미자는 놀랍도록 강한 신호를 보였지만, 통상 함께 나타나야할 고에너지 감마선의 발산은 에상보다 훨씬 약했다. 일반적으로 활동성 은하핵(AGN)에서는 양성자와 광자의 충돌로 중성미자와 감마선이 동시에 생성되는데, NGC 1068에서는 이러한 상관관계가 깨진 것이다. 연구진은 새로운 논문에서 이 현상의 원인을 중성자 붕괴로 설명했다. 해당 은하 중심에서 방출된 제트가 자외선 광자와 충돌하며 헬륨 원자핵이 분해되고, 이 과정에서 방출된 중성자가 붕괴하며 중성미자를 생성한다는 것이다. 이때 발생하는 전자도 감마선을 만들지만, 그 세기는 매우 약해 관측 결과와 부합한다. 논문 제1저자인 야스다 고이치로 UCLA 박사과정 연구원은 "수소는 양성자 하나로 이뤄져 광자와 충돌하면 강한 감마선과 중성미자를 동시에 만든다. 반면, 헬륨에는 중성자가 있어 감마선 없이도 중성미자를 생성할 수 있다"며 NGC 1068에서 관측되는 중성미자의 기원은 헬륨일 가능성이 가장 높다고 밝혔다. 이 새로운 이론은 NGC 1068뿐 아니라 우주 곳곳에 존재하는 유사한 은하에도 적용될 수 있어, 향후 관측 자료를 통해 검증이 가능하다. 특히 이러한 은하들에서 감마선이 약하다는 이유로 간과됐던 중성미자 신호들이 실제로는 존재했을 가능성을 제기한다. 연구에 참여한 이노우에 요시유키 오사카대 교수는 "이 모델은 기존 코로나(corona, 은하 코로나는 주로 X선이나 자외선 파장에서 탐지되며 수백만~수천만도의 온도를 가진 플라즈마로 구성됨)이론을 넘어선 새로운 시각을 제시한다"며 "향후 다양한 은하에서의 중성미자 검출이 이 가설을 검증할 것"이라고 말했다. 한편, 중성미자 천문학은 아직 초기 단계에 머물러 있으나, 이번 연구는 은하 중심에 존재하는 초대질량 블랙홀 주변의 극한 환경을 이해하는 데 중요한 실마리를 제공한다. 공동저자인 쿠센코 UCLA 교수는 "과학에 대한 투자는 당장은 눈에 띄지 않더라도 수십 년 후 인류 삶을 바꿀 큰 변화를 이끌 수 있다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 세계적인 물리학 저널 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 게재됐으며, 공개된 논문은 arXiv에서도 확인할 수 있다. 미국 에너지부, 세계 최초 국제 연구센터 이니셔티브(WPI), 일본 과학진흥협회에서 이번 연구를 지원했다. ◇ 참고 문헌: Koichiro Yasuda 외, '활성 은하핵 NGC 1068 제트의 베타 붕괴에서 발생하는 중성미자와 감마선', Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.151005 . arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2405.05247
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[우주의 속삭임(113)] 은하에서 쏟아진 '유령 입자'⋯중성미자 생성 메커니즘의 새 해석
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[퓨처 Eyes(83)] 초강력 자기장 별 '마그네타', 금 등 무거운 원소 새 기원으로 떠올라
- 우리가 일상에서 사용하는 금이나 은, 백금 같은 귀금속은 과연 어디서 왔을까? 과학자들은 오랫동안 이 무거운 원소들이 우주의 장구한 역사 속, 아주 특별하고 강력한 사건을 통해 생겨났을 것이라고 추측해왔다. 최근까지 유력한 후보는 '중성자별'이라는 매우 무겁고 단단한 천체 두 개가 충돌하며 일으키는 거대한 폭발이었다. 그런데 최근, 과학자들이 금과 같은 무거운 원소를 만드는 또 다른 '공장' 후보를 발견했다는 연구 결과가 나왔다. 바로 '마그네타'라는 초강력 자기장을 가진 특별한 중성자별이 일으키는 거대한 우주 폭발이다. 무거운 원소 기원의 오랜 의문 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 처음 탄생했을 때는 수소, 헬륨 같은 가벼운 원소들만 존재했다. 이후 별 내부 핵융합으로 탄소, 산소, 철 등 좀 더 무거운 원소가 생겨났다. 별이 수명을 다하고 폭발(초신성 폭발)할 때 이 원소들은 우주 공간으로 퍼져나가 새로운 별과 행성을 만드는 재료가 되었다. 그러나 금, 은, 백금, 우라늄처럼 철보다 훨씬 무거운 원소들은 일반적인 별의 핵융합이나 초신성 폭발만으로는 만들어지기 어렵다. 이들을 만들기 위해서는 훨씬 더 극한의 환경과 특별한 과정이 필요하다. 과학자들은 이 과정을 'r-과정(rapid neutron capture process)'이라고 부른다. 원자핵이 짧은 시간에 중성자를 빠르게 흡수하며 무거운 원소로 변신하는 과정이다. 이 r-과정이 정확히 우주 어디서 일어나는지가 오랜 숙제였다. 2017년, 천문학계는 큰 발견을 했다. 지구에서 약 1억 3000만 광년 떨어진 곳에서 두 개의 중성자별이 충돌하는 장면을 포착한 것이다. 중성자별은 태양보다 훨씬 무거운 별이 최후를 맞이할 때 남는 핵으로, 각설탕 한 조각 크기가 수억 톤에 달할 정도로 밀도가 높다. 이 두 개의 중성자별이 충돌하면서 시공간이 휘어지는 중력파와 함께 엄청난 빛과 에너지가 뿜어져 나왔다. 과학자들은 이 현상을 '킬로노바'라고 부른다. 이 킬로노바 현상 분석 결과, 금, 백금, 납 등 다양한 무거운 원소가 r-과정으로 대량 생성됨을 처음 확인했다. 마치 우주에 있는 거대한 '금 공장'과 같았다. 이 발견으로 중성자별 충돌은 무거운 원소의 주요 기원 중 하나로 확실하게 자리 잡았다. 그러나 킬로노바만으로는 모든 설명이 부족했다. 컬럼비아 대학교의 천문학자 아닐러드 파텔 박사는 "중성자별 합병은 우리 은하의 역사에서 비교적 후기에 발생하는 현상"이라고 지적한다. 우주 초기에 존재했던 무거운 원소까지 설명하기는 어려웠다. 과학자들은 r-과정이 일어날 수 있는 또 다른 장소를 찾아야 했다. 특별한 중성자별 '마그네타' 주목 새로운 연구는 바로 이 지점에서 출발한다. 연구팀이 주목한 것은 '마그네타'다. 마그네타는 중성자별 중에서도 지구 자기장의 수조 배에 이르는 초강력 자기장을 가진 특별한 천체다. 과학자들은 마그네타가 어떻게 형성되는지 정확히 밝히려고 노력 중이며, 우주 탄생 후 약 2억 년 안에 첫 별들과 함께 등장했을 것으로 추정한다. 마그네타는 때때로 표면에서 거대한 폭발을 일으키는데, 이를 '거대 플레어(giant flare)'라고 부른다. 이는 마치 지구에서 지진이 일어나듯, 중성자별 표면 아래의 움직임 때문에 지각에 쌓인 스트레스가 터져 나오며 발생하는 '별 지진(starquake)'과 비슷하다. 이 거대 플레어는 태양이 100만 년 동안 방출하는 것보다 더 많은 에너지를 단 몇 초 만에 쏟아낼 정도로 강력하며, 별 표면의 물질들을 고속으로 우주 공간에 내뿜는다. 연구팀은 2004년 12월, 인근 마그네타에서 관측된 거대 플레어 데이터에 주목했다. 당시 이 폭발 자체도 엄청났지만, 더 흥미로운 것은 폭발이 있고 약 10분 뒤 감지된 정체불명 희미한 '잔광(afterglow)' 신호에 있었다. 이 잔광 신호의 정체는 20년간 미스터리였다. '잔광' 신호에서 찾은 결정적 단서 컬럼비아 대학교와 플랫아이언 연구소의 브라이언 메츠거 교수 등 연구진은 마그네타의 거대 플레어가 r-과정을 통해 무거운 원소를 만들 수 있다는 이론 모델을 개발했다. 이 모델은 플레어로 분출된 뜨겁고 중성자가 풍부한 물질 속에서 r-과정이 일어나 금 같은 무거운 원소가 생성되며, 이 과정에서 특정 감마선이 나올 것으로 예측했다. 루이지애나 주립대학교의 에릭 번스 교수는 과거 데이터를 뒤져 2004년 마그네타 플레어의 잔광 신호를 찾아냈다. 놀랍게도 이 잔광 감마선 신호의 특징이 연구팀 이론 모델 예측과 거의 완벽히 일치했다. 마그네타 거대 폭발이 r-과정으로 무거운 원소를 생성했다는 강력한 증거가 될 수 있다. 나사의 인테그랄(INTEGRAL), 레시(RHESSI), 윈드(Wind) 위성 등 과거 임무 데이터들이 이 발견을 뒷받침했다. 파텔 박사는 "우리 중 누구도 20년 동안 데이터가 그냥 거기에 있었을 것이라고는, 그리고 우리의 이론 예측이 그렇게 완벽하게 일치할 것이라고는 상상하지 못했다"며 "우리 휴대폰이나 노트북 속 부품 일부가 우리 은하 역사 속 이런 극한의 폭발에서 만들어졌다고 생각하니 매우 흥미롭다"고 밝혔다. 새로운 가능성, 신중론 그리고 미래 이 연구 결과는 r-과정이 중성자별 충돌뿐 아니라 마그네타 거대 플레어 같은 다른 환경에서도 일어날 수 있음을 보여준다. 연구에 참여하지 않은 오클라호마 대학교의 존 카원 교수는 "r-과정이 다른 천체물리 현장에도 존재한다는 좋은 증거"라고 평가했다. 또한, 마그네타는 중성자별 충돌에 비해 우리 은하 내에서 더 가까이 발생할 수 있어, 앞으로 무거운 원소 생성 과정을 더 자세히 연구할 기회를 제공할 수 있다. 인디애나 대학교 블루밍턴의 찰스 호로위츠 박사는 "다음 마그네타 거대 플레어에서는 개별 원소를 직접 검출할 수도 있다는 점이 가장 흥미로운 가능성"이라고 기대감을 나타냈다. 그러나 아직 단정하기는 이르다는 신중론도 있다. 2017년 중성자별 충돌에서 방출된 엑스선 발견을 이끌었던 로마 대학교의 엘레오노라 트로야 박사는 이번 마그네타 플레어 증거가 "2017년에 수집된 증거와는 비교할 수 없다"고 지적했다. 그는 마그네타가 만드는 금 생산은 "가능한 설명 중 하나일 뿐이며, 마그네타는 복잡한 천체라 금 대신 다른 가벼운 금속을 만들 수도 있다"고 덧붙였다. 따라서 "금의 새로운 원천을 발견했다기보다는, 생산을 위한 대안 경로를 제안한 것으로 봐야 한다"고 강조했다. 연구팀은 마그네타 거대 플레어가 우리 은하에 있는 철보다 무거운 원소의 약 10% 정도를 설명할 수 있을 것으로 추정한다. 여전히 나머지 90%의 무거운 원소를 만드는 다른 과정이나 장소가 필요하다는 뜻이다. 빠르게 회전하는 중성자별을 탄생시키는 특별한 종류의 초신성 등 다른 후보들도 떠오른다. 파텔 박사는 "이번 발견은 우리를 올바른 그림에 더 가깝게 이끌지만, 다른 가능한 r-과정 장소와 결합해야 한다"고 말했다. 2027년 발사 예정인 나사의 새로운 감마선 망원경 COSI(콤프턴 분광계 및 영상장치)는 앞으로 마그네타 거대 플레어를 직접 관측하고 생성되는 원소를 식별하여 이 수수께끼를 푸는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대를 모은다. 우리가 날마다 사용하는 일상 생활 속 금속들이 사실은 수십억 년 전, 상상조차 할 수 없는 우주의 격렬한 사건 속에서 태어났다는 사실이 경이롭다. 과학자들의 끈질긴 탐구를 통해 우리는 우주와 우리 자신의 기원을 조금씩 더 깊이 이해하게 될 것이다.
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[퓨처 Eyes(83)] 초강력 자기장 별 '마그네타', 금 등 무거운 원소 새 기원으로 떠올라
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[ESGC] 트럼프 행정부, 미국 기후변화 평가보고서 집필진 전면 해임⋯과학적 권위 훼손 우려
- 도널드 트럼프 행정부가 미국 국가 기후변화 평가보고서(National Climate Assessment, 이하 NCA)의 집필을 맡은 과학자와 전문가 약 400명을 전원 해임한 것으로 나타났다. 이로써 보고서 자체의 발간 여부는 물론, 향후 보고서의 과학적 신뢰성에 대한 우려가 제기되고 있다. 미국 방송매체 CNN은 29일(현지시간) 입수한 이메일을 인용해, 트럼프 행정부가 미국 글로벌 변화연구프로그램(USGCRP) 산하 차기 NCA 집필진을 공식적으로 해촉했으며, 이 사실은 복수의 관계자들에 의해 확인됐다고 보도했다. 국가 기후변화 평가보고서는 미 의회가 법적으로 4년마다 발간을 의무화한 종합 보고서로, 연방 및 외부 과학자들이 공동으로 집필한다. 보고서는 미국 각 지역의 기후변화 영향을 정밀하게 분석해 연방 및 주정부, 기업, 지역사회에 과학적 근거를 제공해왔다. 하지만 트럼프 행정부는 이번 집필진 해촉을 통해 보고서 발간을 무기한 연기하거나, 기존 기후과학에 회의적인 시각을 담은 대체 보고서를 추진할 가능성까지 열어둔 것으로 알려졌다. 이는 전 세계 과학계에서 정설로 받아들여지는 기후위기 대응의 과학적 기반을 약화시킬 수 있다는 지적이 나온다. 2023년 발간된 제5차 국가 평가보고서는 "기후변화가 이미 미국 전역의 모든 지역을 변화시키고 있으며, 극단적 기상현상과 해수면 상승, 산불 등의 빈도와 강도가 높아지고 있다"고 진단했다. 이번 사태에 앞서 미 항공우주국(나사·NASA)은 해당 보고서를 지원하던 컨설팅업체 ICF와의 핵심 계약을 조기 해지했으며, 이는 사실상 보고서 작성 차질의 전조로 해석되어 왔다. 기후학계는 이번 조치가 지역사회와 지방정부의 정책결정에 실직적 타격을 줄 수 있다고 우려하고 있다. 샌호세 주립대 더스틴 멀바니 교수는 "이 보고서가 사라지면, 극한기후, 산불, 해수면 상승 등 실제적 위협에 대한 대응력이 약화될 수밖에 없다"고 지적했다. 워싱턴대 미드 크로스비 박사 역시 "NCA는 각 지역의 기후 리스크를 과학적으로 파악하고, 실질적인 대응책을 제시하는 데 있어 필수적인 자원"이라며, "보고서의 작성 주체가 모든 관련 연방기관과 외부 전문가로 구성된다는 점에서 높은 신뢰성을 가진다"고 강조했다. 그는 이어 "전문가 없이 진행되는 보고서는 과학적 정당성을 상실할 수 있으며, 이는 단지 보고서의 품질 문제를 넘어, 지역사회의 실질적 대비 능력에 심각한 악영향을 줄 수 있다고 경고했다. 한편, 기후변화 평가보고서뿐만 아니라 해당 프로그램을 총괄하는 미국 글로벌 변화연구프로그램(USGCRP)의 운영 체계와 구조 전반도 현재 검토 중이라는 문구가 공식 홈페이지에 게시되며, 행정부의 기후 정책 기조 전반에 대한 개편 가능성도 시사되고 있다. 게다가 미국 환경보호청(EPA)은 환경 정의와 관련된 약 800건의 보조금을 취소한다고 밝혔다고 워싱턴포스트가 29일 보도했다. 고위 EPA 직원은 해당 기관이 이미 377명의 수혜자에게 보조금 지급 취소를 통보한 것으로 알려졌다. 이 매체에 따르면 EPA는 추가로 404건에 취소 통지를 보낼 계획이며, 이로써 총 781건의 보조금이 취소된다. 더 힐은 보조금이 취소된 프로그램은 대부분 환경 정의와 관련된 것으로 보이며, 여기에는 지역 사회내 오염 모니터링, 예방, 정화와 같은 프로그램이 포함된다고 전했다.
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[ESGC] 트럼프 행정부, 미국 기후변화 평가보고서 집필진 전면 해임⋯과학적 권위 훼손 우려
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[우주의 속삭임(112)] NASA, "태양풍이 달 표면 물 생성에 기여"…혁신적 연구 결과 발표
- 미국 항공우주국(나사·NASA)이 달 표면의 물 분자 형성에 태양풍이 중요한 역할을 했을 가능성을 제시하는 연구 결과를 발표했다. 이번 발견은 달 극지의 영구 음영 지역(영구 그늘진 지역)에 물 얼음이 어떻게 축적되는지를 설명하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. NASA에 따르면, 여러 차례의 우주 탐사를 통해 달 표면에서는 물 분자와 물을 구성하는 성분인 수산기(OH) 분자가 검출된 바 있다. 그러나 이들 물질의 기원은 명확히 규명되지 못했으며, 과거에는 화산활동, 달 지각 내부에서의 가스 분출, 미세 운석 충돌 등이 주요 가설로 제시돼 왔다. NASA가 주도한 이번 실험은 '태양풍 기원설'을 검증하는 데 초점을 맞췄다. 태양풍은 초속 160만 km/h에 달하는 고속의 전하 입자 흐름으로, 태양계 전체를 강타한다. 지구에서 밤하늘을 밝히는 오로라를 통해 태양풍의 생생한 증거를 볼수 있다. 다만, 지구는 자기권에 의해 태양 입자를 반사시켜 태양풍으로부터 보호받지만, 달은 매우 약하고 불규칙한 자기장을 갖고 있어 태양풍의 직격탄을 맞는다. 달 표면은 산소가 풍부한 암석과 먼지로 구성되어 있으나, 수소는 상대적으로 부족하다. 태양풍은 대부분 전자를 잃은 수소 원자핵(양성자)으로 구성되어 있으며, 이들이 달 표면을 지속적으로 강타하면서 수소를 공급하게 된다. 이 과정에서 달 암석과 상호작용을 통해 물이 생성될 수 있다는 것이다. NASA는 특히 달 표면의 물 분자가 일일 주기로 변화하는 패턴에 주목했다. 태양에 의해 가열된 지역에서는 수증기로 방출되지만, 차가운 지역에서는 유지되는 양상이 반복됐다. 만약 미세 운석 충돌이 주요 원인이라면 물의 양이 지속적으로 감소했어야 하지만, 매일 다시 동일 수준으로 회복되는 현상이 관찰됐다. 이는 태양풍이 물 생성을 주도하고 있음을 뒷받침하는 근거로 해석된다. 이를 검증하기 위해 연구팀은 1972년 아폴로 17호 임무에서 수집한 달 토양 샘플을 이용해 실험을 진행했다. 팀은 진공 상태에서 입자 가속기를 사용해 며칠 동안 모의 태양풍을 퍼부었다. 이는 달에서 약 8만 년에 해당하는 시간이다. 이후 샘플의 화학적 변화를 분석한 결과, 기존에는 존재하지 않던 물의 흔적이 확인됐다. 연구를 이끈 NASA 고다드 우주비행센터의 행성과학자 리 시아 여(Li Hsia Yeo) 박사는 성명에서 "단순히 달 토양과 태양이 지속적으로 방출하는 수소만으로 물이 생성될 수 있다는 가능성을 보여준 것"이라며 이번 발견의 의의를 강조했다. 이번 연구는 지난 3월 17일 '지구물리학 연구저널: 행성 부문(JGR Planets)'에 게재됐다. 연구팀은 이번 결과가 향후 유인 달 탐사에 실질적인 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 달 남극 지역에 저장된 물 얼음은 향후 탐사 임무에서 귀중한 자원이 될 수 있다. 또한 이번 연구는 달 이외에도 대기나 자기장이 거의 없는 천체들에서 태양풍과 환경 간 상호작용을 이해하는 데 중요한 통찰을 제공할 것으로 보인다. 이는 생명의 기본 요소인 물이 우주에서 어떻게 생성되거나 소멸하는지를 이해하는 데 기여할 수 있다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(112)] NASA, "태양풍이 달 표면 물 생성에 기여"…혁신적 연구 결과 발표
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[우주의 속삭임(109)] 우주여행, 뼈에 '치명적 구멍'…NASA의 실험쥐가 보여준 골다공증의 미래
- 인간의 우주여행이 점점 현실이 되고 있는 가운데, 장기간의 무중력 상태에 머무는 것이 심각한 골밀도 소실이 일어날 수 있다는 인체에 미치는 충격적 결과가 드러났다. 미 항공우주국(나사·NASA)이 국제우주정거장(ISS)에 37일간 실험쥐를 보내 수행한 골밀도 관련 연구에서, 뼛속이 '속부터 녹아내리는' 심각한 현상이 확인된 것이다. 특히 하중을 견디는 역할을 하는 대퇴골이 가장 큰 피해를 입었다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이언스얼럿이 3월 31일(현지시간) 보도했다. NASA와 블루마블우주과학연구소가 공동 진행한 이번 연구는 미국 공공과학 도서관 온라인 학술 웹사이트 '플로스 원(PLOS ONE)'에 게재됐다. 뼈가 비어간다⋯"지구의 하중 잃은 뼈, 내부부터 무너져" 연구진은 쥐를 이용해 무중력 상태에서의 골다공증 진행 과정을 정밀 분석했다. 그 결과, 지구에 남아 있던 대조군 쥐들과 비교해 우주로 떠난 쥐들은 대퇴골 말단, 즉 엉덩이와 무릎 관절이 연결되는 부위에 커다란 공백(구멍)이 생긴 것으로 나타났다. 반면 척추 부위, 특히 요추는 비교적 온전하게 보존됐다. 이는 뼈가 단순히 전신적으로 약해지는 것이 아니라, 지구에서 체중을 지탱하던 부위일수록 미세중력에서 훨씬 더 빨리, 더 심하게 손상된다는 사실을 보여준다. 연구에 참여한 생체공학자 루크마니 케이힐 박사는 "우주에서는 신체의 하중을 지탱하는 기능이 사라지기 때문에 뼈가 쓰임을 잃고, 그 결과 구조 자체가 붕괴하기 시작한다"며 "이는 뇌과학에서 말하는 '사용하지 않으면 퇴화한다'는 개념과 유사하다"고 밝혔다. 우주골다공증, 지구보다 10배 빠른 속도로 진행 중력에서 자유로워지는 것이 인간의 몸에 꼭 유익한 것만은 아니다. 실제로 우주에 다녀온 우주비행사들은 평균적으로 한 달에 1% 이상, 지구 평균보다 10배 가까운 속도로 골밀도를 상실하는 것으로 보고됐다. 이는 골다공증 노인 환자보다 더 빠른 속도이며, 수개월만 우주에 머물러도 수십 년 치의 골소실이 일어날 수 있다. 심지어 이번 실험의 실험쥐들은 골격 성장이 마무리되지 않은 젊은 개체들이었음에도, 미세중력에서 대퇴골 내 연골이 조기 골화되는 현상이 나타났다. 이는 뼈의 성장이 멈추고, 오히려 발육이 저해될 수 있다는 신호다. 방사선 탓 아니다⋯"골 소실 문제는 중력 부재" 이번 연구의 핵심은, 우주 공간에서의 뼈 손상이 단순한 우주 방사선, 빛 부족 등의 전신적 요인이 아니라는 점이다. 연구진은 대조군 쥐에게도 로켓 발사 시의 진동과 비행 조건을 모사했지만, 유의미한 골소실은 나타나지 않았다. 또한, 우주에서 쥐가 받은 일일 방사선량은 극히 낮았으며, 과거 방사선 단독 실험에서 골소실을 유도한 수준과 비교해도 수십 분의 일에 불과했다. 결국, 골밀도 저하의 본질적인 원인은 '중력이 없는 환경' 그 자체라는 결론에 가까워지고 있다. 해답은 '운동'⋯식이요법은 한계 이러한 우주골다공증 현상을 막기 위해, NASA는 단순한 식단 조절이나 칼슘 보충제보다 무중력 환경에서도 하중을 시뮬레이션할 수 있는 운동 기기의 활용에 주목하고 있다. 실제로 ISS에서는 러닝머신에 몸을 고정해 사용하는 방식의 운동이 도입되어 있으며, 향후 중력 모사 웨이트 트레이닝 기기도 확대될 전망이다. 인류가 화성이나 그 너머로의 장기 우주여행을 본격적으로 준비하고 있는 지금, 우주에서 모무는 동안 인간의 '뼈'는 최대 약점이자 극복 과제로 떠오르고 있다. 우주에서의 '골다공증'을 극복하지 못한다면, 미래의 우주인들은 먼 별보다 지구의 중력을 그리워하게 될지도 모른다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(109)] 우주여행, 뼈에 '치명적 구멍'…NASA의 실험쥐가 보여준 골다공증의 미래
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[기후의 역습(129] 남극 빙붕에서 거대 빙산 분리⋯미지의 심해 상태계 드러나
- 기후 변화로 빙하가 급격한 속도로 소실되는 가운데, 남극 빙붕에서 거대한 빙상이 떨어져 나가면서 이전에 알려지지 않은 전혀 새로운 수중 생태계가 세상에 모습을 드러냈다. 약 510제곱킬로미터(㎢) 면적의 거대한 빙산이 남극 대륙을 떠다니는 빙하에서 떨어져 나가면서, 미치 경기장의 개폐형 지붕처럼 숨겨져 있던 미지의 생태계가 햇빛과 외부에 노출되는 놀라운 사건이 발생했다고 사이언스 얼럿이 30일(현지시간) 보도했다. 서울 특별시 면전이 약 605㎢임을 감안하면 남극에서 떨어져 나간 빙하의 규모가 얼마나 큰지 짐작할 수 있다. 영국과 포르투갈 등 국제 과학자 팀은 2025년 초, 남극의 조지 6세 빙붕 근처에서 탐사를 진행하다가 빙하가 떨어져나가면서 새롭게 드러난 지역으로 신속히 이동해 심해 230m 지역을 탐사하기 시작했다. 연구팀은 빙산이 있던 푸른 심해로 '원격 조종 탐사 로봇 수바스찬(ROV SuBastian)'을 투입했다. 수바스찬은 그곳에서 이전에는 인간에게 전혀 알려지지 않았던 해면동물, 말미잘, 히드라충, 산호 등으로 이루어진 번성한 생태계를 발견했다. 이번 탐사의 공동 책임자인 포르투갈 아베이루 대학교 환경 및 해양 연구 센터(CESAM) 및 생물학과(DBio)의 패트리샤 에스케테 박사는 "우리는 이 순간을 놓치지 않고 탐사 계획을 변경해 심해에서 벌어지고 있는 현상을 관찰하기 위해 곧바로 나섰다"고 당시를 회상했다. 그녀는 또한 "그토록 아름답고 번성한 생태계를 발견할 것이라고는 전혀 예상하지 못했다"고 덧붙였다. 두꺼운 부빙 아래 남극 해저에 어떤 생물들이 서식하는 지에 대해서는 현재까지 알려진 것이 거의 없다. 햇빛이 전혀 들지 않고, 위에서 영양분이 공급되지 않은 이 심해 생태계는 두꺼운 빙붕 아래로 흘러들어오는 해류에 의해 생존하는 것으로 추정된다. 과학자들은 이 특별한 서식지와 주변 벨링스하우젠해에서 잠재적으로 발견된 새로운 종들을 모두 분류하고, 두께가 약 150km에 달하는 얼음 덮개 아래에서 생명체가 어떻게 생존하는지 밝히는 데 수년이 걸릴 것으로 예상된다. 에스케테 박사는 "발견된 동물들의 크기를 바탕으로 볼 때, 우리가 관찰한 군집은 수십 년, 어쩌면 수백 년 동안 그곳에 존재했을 가능성이 있다"고 말했다. 예를 들어, 위의 사진에 보이는 커다란 해면동물을 살펴보자. 해면동물은 일반적으로 1년에 몇 센티미터밖에 자라지 않기 때문에, 이 개체는 잠재적으로 수십 년 또는 수백 년 동안 살아왔을 수 있다. 이 해면동물은 수심 230m에 서식하며, 불과 얼마 전까지만 해도 거대한 얼음 지붕에 의해 외부 세계와 완전히 단절되어 있었다. 원격 탐사로봇 수바스찬은 며칠 동안 새롭게 드러난 해저 생태계 군집을 탐사하며 해당 지역을 지도화하고, 추가 분석을 위해 퇴적물 코어와 수많은 샘플을 채취했다. 이번 탐사의 공동 책임자인 유니버시티 칼리지 런던의 알렉산드르 몬텔리 박사는 "제가 알기로는 이처럼 포괄적이고 학제적인 연구가 빙붕 하부 환경에서 완료된 것은 이번이 처음"이라고 강조했다. 떠다니는 빙하 아래로 원격 조종 탐사 로봇을 투입하는 것은 매우 까다로운 작업이다. 두꺼운 얼음 때문에 기존의 항법 시스템은 GPS 대신 음향에 의존해야 한다. 극심한 압력과 온도는 이러한 어려움을 더욱 가중시킨다. 슈미트 해양 연구소의 전무 이사인 조티카 비르마니는 "과학 연구팀은 원래 이 외딴 지역에서 얼음과 바다가 만나는 경계면의 해저와 생태계를 연구하기 위해 왔다"고 설명했다. 그녀는 "빙붕에서 방산이 떨어져나간 순간을 바로 그곳에서 목격한 것은 매우 드문 과학적 기회였다. 예상치 못한 순간들은 해상 연구의 흥미로운 부분이며, 우리 세계의 손이 닿지 않은 아름다움을 처음으로 목격할 수 있는 기회를 제공한다"고 덧붙였다. 동일한 연구팀은 수년전에 베링스하우젠해의 인근 지역에서는 빙붕이 소실된 곳에서 산호, 남극암치, 게, 거대한 바다거미, 등각류, 해파리, 문어 등이 모여 사는 것을 발견하기도 했다. 이러한 발견은 떠다니는 얼음이 해저에서 멀어지면 새로운 생명체가 빠르게 유입된다는 것을 시사한다.
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- ESGC
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[기후의 역습(129] 남극 빙붕에서 거대 빙산 분리⋯미지의 심해 상태계 드러나
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[우주의 속삭임(108)] 화성에서 긴 탄소 분자 사슬 발견, 고대 생명체 존재 가능성 시사
- 화성에서 최대 12개의 탄소 원자로 이루어진 사슬이 고대 호수 바닥으로 추정되는 지역에서 발견되어, 고대 생명체 존재 가능성을 더욱 높이고 있다. NASA의 큐리오시티 로버에 탑재된 샘플링 장비가 이번 발견을 이끌었으며, 국제 연구팀이 지구 실험실에서 결과를 검증했다고 과학 전문매체 사이언스 얼럿이 25일(현지시간) 보도했다. 이번 연구는 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)의 분석화학자 카롤린 프라이시네(Caroline Freissinet) 박사가 주도했다. 발견된 탄소 화합물 자체는 비생물학적 과정을 통해 생성되었을 가능성도 있지만, 수십억 년 전에 형성되었을 수 있는 긴 유기 분자를 화성 표면에서 식별할 수 있는 로버의 능력을 입증한다. 프라이시네 박사는 인터뷰에서 "깨지기 쉬운 선형 분자가 형성된 지 37억 년이 지난 후에도 화성 표면에 여전히 존재한다는 사실은 새로운 가능성을 제시한다. 수십억 년 전 지구에 생명체가 나타났을 때 화성에 생명체가 존재했다면, 오늘날에도 그 고대 생명체의 화학적 흔적을 발견할 수 있을 것이다"라고 설명했다. 화성 탐사선 큐리오시티의 주요 목표는 화성에 생명체가 존재했는지, 혹은 존재 가능성이 있었는지를 알려줄 단서를 수집하는 것이다. 게일 크레이터(분화구)의 퇴적암을 탐사하는 동안 큐리오시티는 염소 및 황 함유 유기 화합물과 질산염 등 다양한 흥미로운 퇴적물을 발견했으며, 이는 고대 암석에서 더 복잡한 생명체 지표가 발견될 수 있다는 가능성을 시사한다. 연구진은 컴벌랜드(Cumberland)라는 이암(머드스톤) 퇴적물에서 채취한 광물 샘플을 분석하기 위해 화학적 증강제를 사용하는 실험 절차를 이용했다. 실험 조건은 기체 크로마토그래피-질량 분석법을 위해 온도를 약 850°C(1,562°F)까지 올릴 때 연소 위험을 제한하기 위해 분자 산소를 제거하는 방식이었다. 분석 결과, 현재까지 화성에서 발견된 가장 긴 탄소 사슬 중 일부인 데케인(C10H22), 운데케인(C11H24), 도데케인(C12H26) 형태의 포화 탄화수소 사슬이 미량 검출됐다. 연구진은 실험실 조건에서 다양한 분석 실험을 수행하여, 샘플에 함께 존재했던 벤조산을 포함한 다른 유기 화합물로부터 화성과 유사한 광물 조건이 어떻게 탄소 사슬을 생성할 수 있는지 밝혔다. 어떤 경우든, 샘플 분석과 실험실 연구 모두 화성 머드스톤에 상당한 길이의 탄소 분자 사슬이 존재함을 강력하게 시사한다. 프라이시네 박사는 "검출된 분자는 10개, 11개, 12개의 선형 탄소 사슬로, 알케인 또는 탄화수소로 알려져 있다"며, "이는 최대 6개의 탄소로 구성된 원형 고리인 방향족 분자를 검출한 이전 결과와는 상당히 다르다. 원형 고리는 선형 분자보다 더 안정적이다"라고 덧붙였다. 만약 이 화합물이 실제로 암석에 존재했다면, 생명체의 도움 없이 수소와 일산화탄소와 같은 더 간단한 분자로부터 '생성'되었을 가능성이 있다. 그러나 생물학적 징후일 수 있는 더 복잡한 화합물의 분해를 포함한 다른 가능성을 고려해 볼 수도 있다. 예를 들어, 우리 몸에는 퇴적암에 보존될 수 있는 종류의 카르복실산이 풍부하게 존재한다. 연구진은 "비록 비생물학적 과정이 이러한 산을 형성할 수 있지만, 이들은 지구 및 어쩌면 화성의 보편적인 생화학적 산물로 간주된다"고 말했다. 이 연구는 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 게재됐다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(108)] 화성에서 긴 탄소 분자 사슬 발견, 고대 생명체 존재 가능성 시사
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[우주의 속삭임(106)] 초기 우주에서 풍부한 산소 발견, 천문학계 '경악'
- 우주 탄생 후 불과 3억 년이라는 이른 시기에 형성된 것으로 추정되는 한 은하에서 기존 학설로는 설명하기 어려운 다량의 산소가 발견돼 천문학계가 놀라움을 금치 못하고 있다. 최근 관측된 JADES-GS-z14-0 은하는 수소와 헬륨보다 무거운 원소들이 초기 우주에는 극히 드물었을 것이라는 과학계의 통념을 뒤엎는 산소 풍부도를 나타냈다고 과학전문 매체 사시언스얼럿과 CNN 등이 20일(현지시간) 보도했다. 이는 초기 우주가 기존 예상보다 훨씬 빠르게 성숙했을 가능성을 시사하는 또 다른 강력한 증거로 제시되고 있다. 네덜란드 라이덴 천문대의 우주론 학자인 산더르 스하우스는 이번 발견에 대해 "마치 갓난아기들만 있을 것으로 예상되는 곳에서 청소년을 발견한 것과 같다"며 감격했다. 그는 "이번 결과는 해당 은하가 매우 빠르게 형성되었을 뿐만 아니라 빠르게 성숙하고 있다는 것을 보여주며, 은하 형성이 예상보다 훨씬 빠르게 진행된다는 증거가 점점 늘어나고 있음을 뒷받침한다"고 덧붙였다. JADES-GS-z14-0 은하의 존재 자체도 기존 우주론 모델에는 이미 상당한 문제였다. 은하가 탐지될 만큼 거대하고 밝아지기 위해서는 상당한 시간이 필요하다고 여겨졌기 때문이다. 134억 광년이 넘는 거리에서 관측될 수 있을 정도의 크기와 밝기는 기존 이론으로는 쉽게 설명하기 어려웠다. 수소와 헬륨보다 무거운 원소들의 형성에 시간이 걸린다는 점 또한 이번 발견의 중요성을 더한다. 빅뱅 직후 우주에는 수소와 헬륨만이 존재했으며, 밀도 차이로 인해 최초의 별들이 탄생했다. 별의 중심핵에서 수소 원자들이 융합하여 점차 무거운 원소들이 만들어지는 과정을 거쳐야 산소가 존재할 수 있게 된다. 특히, 이렇게 생성된 원소들이 우주 공간으로 퍼져나가기 위해서는 별이 수명을 다하고 초신성 폭발을 일으켜야 한다. 이는 비교적 짧은 시간 안에 일어날 수 있지만, 가장 무거운 별의 수명도 1천만 년 이하일 수 있다. 하지만 칠레 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 전파망원경(ALMA)을 이용한 관측 결과, JADES-GS-z14-0 은하에서 검출된 수소와 헬륨보다 무거운 원소의 양은 예측치의 10배나 되는 것으로 나타났다. 이는 원소 생성 속도 또한 기존 예상을 훨씬 뛰어넘는다는 것을 의미한다. 이탈리아 고등사범학교의 천체물리학자인 스테파노 카르니아니는 "예상치 못한 결과에 매우 놀랐으며, 이는 초기 은하 진화의 새로운 관점을 열어주었다"고 말했다. 그는 "갓 태어난 우주에서 이미 성숙한 은하의 증거는 은하가 언제 그리고 어떻게 형성되었는지에 대한 의문을 제기한다"고 강조했다. 우주가 팽창함에 따라 멀리 떨어진 은하에서 방출된 빛은 도플러 효과로 인해 붉은 파장으로 늘어난다. 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 이러한 적색편이된 천체를 탐지하는 데 최적화된 가장 강력한 적외선 우주 망원경이다. JWST 발사 이후 천문학자들은 빅뱅 후 첫 10억 년 동안 초기 우주에서 예상보다 훨씬 큰 은하들을 다수 발견했으며, 이는 초기 우주 진화에 대한 기존의 그림과는 매우 다른 새로운 관점을 제시하고 있다. JADES-GS-z14-0 은하에서의 산소 발견은 초기 우주에서 은하들이 기존 예상보다 훨씬 빠르게 성장하고 진화했다는 것을 점점 더 강력하게 시사하는 또 다른 중요한 단서가 될 것으로 보인다. 이제 과학자들은 이러한 빠른 성장이 우주론적 시간표를 어떻게 변화시키는지, 그리고 초기 우주에 대한 기존의 다른 가설들을 어떻게 재검토해야 할지에 대한 연구를 진행할 예정이다. 이번 연구 결과는 『천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)』과 『천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)』 저널에 게재될 예정이며, 사전 공개 사이트인 arXiv를 통해 확인할 수 있다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(106)] 초기 우주에서 풍부한 산소 발견, 천문학계 '경악'
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[기후의 역습(126)] 영원한 얼음의 종말, 금세기 내 다수 빙하 소멸 위기⋯기후 과학자 경고
- 유엔 기후 전문가들 만약 현재와 같은 속도로 빙하가 계속 녹는다면, 다수 지역의 빙하가 21세기 내에 소멸될 것이라고 경고했다. 이는 하류 지역에 거주하는 수억 명의 생계를 위협할 수 있는 심각한 문제로 지적된다. 유엔은 20일(현지시간) 최초로 지정된 '세계 빙하의 날'을 맞아 이 같은 우려를 표명했다. 그린란드와 남극 대륙의 빙상과 함께 빙하는 전 세계 담수 자원의 약 70%를 저장하고 있다. 안정적인 기후에서는 크기가 거의 변하지 않는 빙하는 기후 변화의 명확한 지표로 여겨진다. 그러나 세계기상기구(WMO)의 술라그나 미쉬라 과학 담당관은 "인간 활동으로 인한 기후 변화로 인해 기온 상승과 지구 온난화가 심화되면서 빙하가 전례 없는 속도로 녹고 있다"고 밝혔다. 빙하 용융, 수억 명의 생계 위협 지난해 스칸디나비아, 노르웨이령 스발바르 제도, 북아시아 지역의 빙하는 기록상 가장 큰 연간 총 질량 감소를 겪었다. 취리히 대학교 산하 유엔 협력 기관인 세계빙하감시서비스(WGMS)에 따르면, 빙하학자들은 매년 빙하에 쌓이는 눈의 양과 녹는 양을 측정하여 빙하의 상태를 판단한다. 미쉬라 담당관은 서부 히말라야 산맥에 위치하며 아프가니스탄에서 파키스탄까지 800km에 걸쳐 뻗어 있는 힌두쿠시 산맥에서 1억 2000만 명 이상의 농부들의 생계가 빙하 소실로 인해 위협받고 있다고 설명했다. 그녀는 또한 이 산맥이 막대한 수자원을 보유하고 있어 '제3의 극지'라고 불린다고 덧붙였다. '되돌릴 수 없는' 후퇴 이처럼 막대한 담수 자원에도 불구하고, 미래 세대를 위해 이를 보존하는 것이 이미 늦었을 수 있다는 우려가 제기된다. WMO에 따르면, 지난 6년 중 5년 동안 기록상 가장 빠른 속도로 거대한 다년생 얼음 덩어리가 사라지고 있다. 특히 2022년부터 2024년까지 3년간의 빙하 손실량은 사상 최대치를 기록했다. 미쉬라 담당관은 "우리는 빙하에서 전례 없는 변화를 목격하고 있으며, 많은 경우 이는 되돌릴 수 없을 수도 있다"고 경고했다. 독일 크기의 얼음 손실 WGMS는 그린란드와 남극 대륙의 빙상을 제외한 빙하가 1975년 이후 9조 톤 이상의 질량을 잃었다고 추정했다. WGMS의 미하엘 쳄프 국장은 "이는 두께 25미터의 독일 크기의 거대한 얼음 덩어리에 해당한다"고 말했다. 그는 또한 새로운 국제 빙하 질량 변화 연구 결과를 강조하며, 2000년 이후 매년 평균 2,730억 톤의 얼음이 사라졌다고 덧붙였다. 쳄프 국장은 "이를 이해하기 쉽게 설명하자면, 매년 사라지는 2,730억 톤의 얼음은 전 세계 인구가 30년 동안 사용하는 물의 양과 거의 같다"고 설명했다. 중부 유럽에서는 이미 남아있는 빙하의 거의 40%가 녹았다. 이러한 추세가 지속된다면 "알프스에서는 금세기 내에 빙하가 소멸될 것"이라고 그는 경고했다. WMO의 미쉬라 담당관 역시 이러한 우려에 동의하며, "만약 온실가스 배출량 감축이 이루어지지 않고 현재와 같은 속도로 기온이 상승한다면, 2100년 말에는 유럽, 동아프리카, 인도네시아 등지의 소규모 빙하의 80%가 사라질 것"이라고 전망했다. 대규모 홍수의 촉발 요인 빙하 용융은 경제, 생태계, 그리고 지역 사회에 즉각적이고 광범위한 영향을 미친다. 세계빙하감시서비스의 최신 자료에 따르면, 해수면 상승의 25~30%는 빙하 용융에서 비롯된다. 빙하가 녹아 해수면이 매년 약 1mm씩 상승하는 것은 미미하게 보일 수 있지만, 매 1mm가 상승할 때마다 매년 20만에서 30만 명을 추가로 침수시킬 수 있다. 빙하학자인 쳄프 국장은 "작은 수치이지만, 그 영향은 엄청나다"고 강조했다. 전 인류에게 영향을 미치는 문제 WMO의 미쉬라 담당관은 홍수가 사람들의 생계를 위협하고 이주를 강요할 수 있다고 지적했다. 그녀는 "실제로 얼마나 많은 사람들이 영향을 받는지 묻는다면, 이는 정말로 모든 사람에게 해당된다"고 강조했다. 다자간 협력의 관점에서 미쉬라 담당관은 "인식을 제고하고 정책을 변경하며, 이러한 새로운 변화에 대한 완화 및 적응을 돕는 정책 프레임워크와 연구를 구축하기 위해 자원을 동원해야 할 시점"이라고 역설했다. 세계 빙하의 중요성을 되새기는 날 3월 21일 '세계 빙하의 날'은 기후 시스템에서 얼어붙은 눈과 거대한 얼음 강이 수행하는 중요한 역할을 알리는 것을 목표로 한다. 또한 이 날은 '세계 물의 날'이기도 하다. 2025년 국제 빙하 보존의 해의 주요 행사 중 하나인 이날을 기념하기 위해, 글로벌 리더, 정책 입안자, 과학자, 시민 사회 대표자들이 뉴욕 유엔 본부에 모여 빙하의 중요성을 강조하고 빙하에 영향을 미치는 동결 및 용융과 같은 빙권 과정에 대한 전 세계적인 감시를 강화할 예정이다. 취리히 대학교에서 빙하학을 가르치기도 하는 WGMS의 쳄프 국장은 이미 빙하가 없는 세상을 준비하고 있다. 그는 유엔 뉴스와의 인터뷰에서 "내 아이들을 생각하면, 나는 아마도 빙하가 없는 세상에 살게 될 것이다. 이는 매우 놀라 일이다"라고 말했다. 그는 또한 "아이들과 함께 그곳에 가서 직접 보는 것을 강력히 추천한다. 현재 일어나고 있는 극적인 변화를 목격하고, 우리가 다음 세대에 큰 짐을 지우고 있다는 것을 깨닫게 될 것이다"라고 덧붙였다. 美 '사우스 캐스케이드 빙하', 올해의 빙하 선정 2025년 올해의 빙하는 미국 워싱턴 주에 있는 사우스 캐스케이드 빙하로 선정됐다. 1952년부터 지속적으로 관측되어 온 이 빙하는 서반구에서 가장 길고 중단 없는 빙하 질량 수지 기록 중 하나를 제공한다. 미국 지질조사국의 케이틀린 플로렌틴은 "사우스 캐스케이드 빙하는 빙하의 아름다움과 60년 이상 동안 빙하 질량 변화를 정량화하기 위해 직접 현장 데이터를 수집해 온 헌신적인 과학자 및 자원봉사자들의 장기적인 노력을 모두 보여주는 사례"라고 평가했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(126)] 영원한 얼음의 종말, 금세기 내 다수 빙하 소멸 위기⋯기후 과학자 경고
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[우주의 속삭임(105)] 화성 지하에 대규모 물 존재 시사⋯지진 데이터 분석 결과
- NASA 인사이트호의 지진 관측 자료 분석 통해 지하 10~20km 깊이에 액체 상태 물 존재 가능성 강력히 제기 화성 지하에 광대한 양의 물 존재 가능성 시사하는 새로운 지진 데이터 분석 결과가 발표돼 학계의 주목을 받고 있다. 일본 히로시마 대학 연구팀이 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 인사이트(InSight)호가 수집한 지진 데이터를 분석한 새로운 연구 결과에 따르면, 화성 지하 깊은 곳에 상당한 양의 액체 상태 물이 존재할 가능성을 강력하게 시사하고 있다고 스페이스닷컴이 전했다. 2024년, 연구진은 화성 지하 11.5~20km 깊이에 액체 상태의 물이 스며들어 있을 가능성을 제기했으며, 이는 화성 지진 발생 시 감지된 지진파의 속도를 근거로 한 주장이었다. 히로시마 대학의 카타야마 이쿠오 교수와 해양지구과학기술연구소의 아카마츠 유야 연구원은 인사이트호의 지진 자료를 분석하여 이러한 주장을 뒷받침하는 추가적인 증거를 발견했다. 카타야마 교수는 성명을 통해 "수많은 연구들이 수십억 년 전 고대 화성에 물이 존재했음을 시사한다"며, "하지만 우리의 모델은 현재 화성에도 액체 상태의 물이 존재함을 나타낸다"고 밝혔다. 이번 연구는 2018년부터 2022년까지 화성 표면에서 운영된 인사이트 미션의 지진 실험 장비(SEIS)가 수집한 지진 데이터를 기반으로 한다. SEIS는 화성에서 작동한 최초의 지진계로, 화성 지진으로부터 발생하는 세 가지 유형의 지진파(P파, S파, 표면파)를 감지했다. P파는 음파와 유사하게 앞뒤로 진동하며, S파는 진행 방향에 수직으로 위아래로 진동한다. 표면파는 연못의 잔물결처럼 화성 표면을 따라 이동한다. 새로운 연구는 지하 P파와 S파에 초점을 맞췄다. P파는 더 빠른 지진파이며, S파는 더 느리고 액체를 통과할 수 없다. 액체는 운동 방향에 수직인 진동을 허용하지 않기 때문이다. 이러한 두 가지 유형의 지진파를 측정하는 지진계는 신호의 강도와 지진계에 도달하는 데 걸린 시간을 통해 파동이 통과한 지하 매질(물 또는 암석 등)의 밀도와 구성을 파악하는 데 도움을 준다. 카타야마 교수와 아카마츠 연구원은 지진 데이터에서 10~20km 깊이에서 화성 내부의 특성이 갑자기 변하는 것으로 보이는 두 개의 전이 영역에 주목했다. 이 깊이는 이전 연구에서 액체 상태의 물의 증거가 발견되었다고 주장된 영역과 매우 유사하다. 이전에는 지구물리학자들이 이러한 전이 영역이 상부의 화산재와 하부의 충돌 분출물 사이의 차이, 그리고 20km 깊이에서 다공성 암석(틈과 공동으로 채워진 암석)에서 고체 암석으로의 변화를 나타낸다고 주장했다. 그러나 카타야마 교수와 아카마츠 연구원은 이러한 설명 외에 다른 요인이 작용한다고 주장한다. SEIS가 감지한 P파와 S파 분석 결과에 따르면, 10~20km 깊이의 다공성 암석 내 틈과 공동에 물이 존재한다는 것이다. 연구진은 지진 데이터 기반 가설을 검증하기 위해 스웨덴 뤼다홀름 지역의 섬록암(현무암과 유사한 화성 암석의 유사체)을 대상으로 실험을 수행했다. 실험 결과, 습한 조건에서 섬록암은 SEIS가 감지한 것과 유사한 지진 신호를 나타냈다. 이전 연구에서는 화성 지하 깊은 곳에 표면 전체를 1~2km 깊이의 바다로 덮을 수 있을 만큼의 물이 존재할 수 있다고 추정했다. 이러한 막대한 양의 액체 상태 물의 존재가 확인될 경우, "미생물 활동의 가능성"을 시사할 수 있다고 카타야마 교수는 언급했다. 안타깝게도 현재 기술로는 화성에 존재 가능한 물에 도달하거나 그곳에 존재할지도 모르는 생명체를 탐사할 방법이 없다. 따라서 화성의 물을 포함한 수많은 미스터리는 당분간 지하에 묻혀 있을 것으로 보인다. 카타야마 교수와 아카마츠 연구원의 이번 연구 결과는 저명한 과학 저널인 '지질학(Geology)'에 게재됐다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(105)] 화성 지하에 대규모 물 존재 시사⋯지진 데이터 분석 결과
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[기후의 역습(124)] NASA, 2024년 해수면 상승 예상치 상회
- 인류 역사상 가장 더운해로 기록된 2024년 해수면 상승폭이 예상치를 상회한 것으로 확인됐다. 미국 항공우주국(나사·NASA)은 13일(현지시간) 2024년 전 세계 해수면 상승폭이 예상치를 넘어선 것으로 나타났다고 발표했다. 이는 주로 해수 온도 상승에 따른 열팽창과 육지 기반 빙하의 용융수 증가가 복합적으로 작용한 결과로 분석된다. 유럽의 코페르니쿠스 기후서비스에 따르면 2024년은 인류 역사상 가장 더운 해로 기록되었으며, 평균 기온이 산업화 이전 대비 약 1.6℃ 상승했다. 이는 2023년의 기록을 약 0.1℃ 초과한 수치이다. NASA 주도 분석에 따르면 지난 해 해수면은 연간 0.59cm 상승하여, 예상치인 연간 0.43cm를 상회했다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 해수면 연구원인 조쉬 윌리스는 "2024년 해수면 상승폭은 예상보다 컸다"며 "매년 변동은 있지만, 해수면이 지속적으로 상승하고 있으며, 그 속도가 점점 빨라지고 있다는 점은 분명하다"고 강조했다. 최근 몇 년간 해수면 상승의 약 3분의 2는 빙상과 빙하 용융에 따른 육지 물의 해양 유입으로 인해 발생했으며, 약 3분의 1은 해수 열팽창이 원인이었다. 그러나 2024년에는 이러한 비율이 역전되어, 해수면 상승의 약 3분의 2가 열팽창으로 인한 것으로 나타났다. NASA 본부의 물리 해양학 프로그램 책임자인 나디야 비노그라도바 쉬퍼는 "2024년이 기록상 가장 따뜻한 해로 기록되면서, 지구의 팽창하는 해양 또한 30년 만에 최고 수위에 도달했다"고 밝혔다. 1993년 해양 고도 위성 관측이 시작된 이래, 연간 해수면 상승률은 두 배 이상 증가했다. 현재까지 전 세계 해수면은 1993년 이후 총 10cm 상승했다. 이러한 장기적인 기록은 1992년 나사의 토펙스/포세이돈(TOPEX/Poseidon) 위성부터 시작된 끊임없는 해양 관측 위성 시리즈를 통해 가능해졌다. 현재 운용 중인 해양 관측 위성인 센티넬-6 마이클 프레일리히는 2020년에 발사되었으며, 향후 40년 동안 해수면 데이터를 수집할 동일한 쌍둥이 위성 중 하나이다. 곧 발사될 센티넬-6B 위성은 전 세계 해양의 약 90%에 대해 수 센티미터 단위까지 해수면 높이를 지속적으로 측정할 예정이다. 해양 혼합 작용과 엘니뇨 현상의 영향 열이 해양으로 유입되어 해수 열팽창을 유발하는 경로는 다양하다. 일반적으로 해수는 온도와 밀도에 따라 층을 이루는데, 따뜻한 물은 차가운 물보다 밀도가 낮아 표면에 위치한다. 대부분의 지역에서 표면의 열은 이러한 층을 통해 심해로 매우 느리게 이동한다. 그러나 해양의 극심한 바람이 부는 지역에서는 이러한 층이 충분히 교란되어 수직 혼합이 발생할 수 있다. 남극해와 같은 매우 큰 해류는 해양층을 기울게 하여 표층수가 심해로 더 쉽게 흘러 들어갈 수 있도록 한다. 서태평양의 따뜻한 물 덩어리가 중동태평양으로 이동하는 엘니뇨 현상 동안 발생하는 대규모 해수 이동 또한 해양 내부의 열 이동을 유발할 수 있다.
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[기후의 역습(124)] NASA, 2024년 해수면 상승 예상치 상회
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