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화성의 두 위성 ‘포보스’와 ‘데이모스’, 어떻게 생겨났나 목록

조회 : 2873 | 2016-08-04

화성
화성(황토색)의 두 위성 ‘포보스’(오른쪽)와 ‘데이모스’의 상상도. - 위키미디어 제공
 
화성의 두 위성 ‘포보스’와 ‘데이모스’는 어떻게 탄생했을까. 가설로만 존재했던 이들의 출생 비밀이 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인됐다.
 
파스칼 로젠블라트 벨기에 왕립천문대 박사팀은 프랑스 디드호 파리대, 일본 도쿄공대 등과 공동으로 화성의 두 위성이 생긴 원인을 분석해 과학저널 ‘네이처’ 자매지인 ‘네이처 지오사이언스’ 4일자 온라인판에 발표했다. 연구결과 화성의 두 위성은 거대 충돌로 생긴 파편 띠에서 비롯된 것으로 확인됐다.
 
그동안 화성의 두 위성이 어떻게 생겼는지에 대해서는 다양한 학설이 존재했다. 주로 주변의 소행성이 화성의 중력에 끌려 들어왔다는 가설과, 거대 충돌 후 생긴 파편 띠에서 위성이 생성됐다는 두 가지가 학설이 유력했다.
 
일각에서는 외부에서 화성의 중력에 끌려 들어오기에는 포보스와 데이모스의 크기가 너무 작다는 지적도 있다. 포보스와 데이모스의 지름은 각각 22㎞, 12㎞에 불과하다. 지구의 위성인 달의 지름이 약 3474㎞인 것에 비하면 너무 작다.
 
이에 연구진은 거대 충돌로 생긴 파편 띠에서 위성이 생성됐다는 가설에 초점을 맞춰 이 조건으로 컴퓨터 시뮬레이션을 진행했다. 화성의 3분의 1 크기인 소행성을 충돌시킨 후 1시간이 지나자 화성 주위에 고리 모양의 파편 띠가 형성됐으며, 큰 암석들도 고리 안쪽에서 생성됐다.
 
이 암석들은 결국 바깥쪽으로 퍼져나갔고, 서로 흩어지거나 뭉치면서 지금의 포보스, 데이모스와 비슷한 크기의 위성을 형성했다. 한동안은 고리 안쪽에서 생성된 다른 위성들도 존재했지만 충돌 후 500만 년이 지나자 이들은 화성으로 빨려 들어가 사라지고 포보스, 데이모스 둘만 남았다.
 
로젠블라트 연구원은 “기존 가설을 입증하는 과정에서 어떻게 작은 위성 2개가 생겼는지에 대해서도 설명할 수 있게 됐다”며 “지금까지 살아남은 위성은 두 위성이 전부지만, 실제로는 이보다 훨씬 더 많은 위성이 존재했을 것으로 추정된다”고 밝혔다.
 

화성
 
화성에 화성 3분의 1 크기인 행성을 충돌시킨 뒤 1시간이 지나자 화성 주위에 고리 모양의 파편 띠가 형성됐다. 이후 큰 위성들이 밀도가 높은 고리 안쪽에서 생성됐다. 이들은 파편 띠를 이루는 물질들과 함께 중력의 상호작용에 의해 물결처럼 고리 안쪽에서 바깥쪽으로 퍼져나갔다. 고리 바깥쪽에서 흩어지거나 서로 뭉치면서 지금의 포보스, 데이모스와 비슷한 두 위성이 형성됐다. 한동안은 고리 안쪽에서 생성된 큰 위성들이 존재했지만 충돌 후 500만 년이 지나자 이들은 화성으로 다시 빨려 들어가 사라지고 포보스, 데이모스 둘만 남았다. - 네이처 지오사이언스 제공


송경은 기자 kyungeun@donga.com

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