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Jul 07, 2023

웹은 엔셀라두스의 수증기 기둥을 관찰합니다

엔셀라두스는 지구일의 1.37일 주기로 토성 주위를 빠르게 공전하므로,

엔셀라두스가 지구의 1.37일 주기로 토성 주변을 빠르게 돌면서, 방출된 수증기는 토성의 궤도를 따라 퍼져 가스 거인 주위에 큰 원환체를 형성합니다.

웹의 근적외선 카메라(NIRCam)가 촬영한 이미지는 토성의 위성 엔셀라두스의 남극에서 분출되는 수증기 기둥을 보여줍니다. 이미지 출처: NASA/ESA/CSA/STScI/G. Villanueva, NASA 고다드 우주 비행 센터/A. Pagan, STScI.

엔셀라두스는 직경이 505km(314마일)로 토성의 여섯 번째로 큰 위성이다.

독일 태생의 영국 천문학자 윌리엄 허셜(William Herschel)이 1789년에 발견한 이 달은 지구 너머의 생명체를 찾는 우리 태양계의 가장 흥미로운 과학적 목표 중 하나입니다.

엔셀라두스는 국지적인 지질 활동에 의해 물과 기타 물질이 토성 궤도로 분사되는 토성계 내에서 가장 큰 물 공급원일 가능성이 높습니다.

엔셀라두스의 지질 활동에 대한 초기 힌트는 NASA의 보이저호와 1980년대와 1990년대의 망원경 관측을 통해 제공되었으며, 엔셀라두스의 궤도와 토성의 가장 바깥쪽이자 가장 넓은 고리인 밀도가 높은 E-고리 사이의 밀접한 연관성을 발견했습니다.

2005년 NASA의 카시니 우주선에 탑재된 여러 장비는 엔셀라두스 남극 지역의 균열에서 나오는 가스 기둥과 얼음 알갱이를 발견했습니다.

엔셀라두스의 궤도를 따라 있는 물의 원환체는 최근 ESA의 허셜 천문대(Herschel Observatory)를 사용하여 밀리미터 이하의 분광학을 통해 관찰되었습니다.

플룸 가스에 대한 카시니의 측정은 특정 플라이바이 궤적을 따라 그리고 플룸 내부 영역(200km 미만)의 별 폐색을 통해 질량 분석기를 사용하여 이루어졌습니다.

대조적으로, 토러스의 측정은 공간적으로 분해되지는 않았지만 토성계 전체에 걸쳐 수증기가 광범위하게 존재한다는 것을 나타냈습니다.

얼음 알갱이의 연기 플럭스는 여러 시간 규모에 따라 다르지만 증기 플럭스의 변화와 이것이 토러스의 구조와 진화에 어떻게 영향을 미치는지는 잘 알려져 있지 않습니다.

NASA/ESA/CSA James Webb 우주 망원경을 사용하여 엔셀라두스에서 먼 거리에 걸쳐 분자 방출을 분석함으로써 NASA의 Goddard 우주 비행 센터의 Geronimo Villanueva 박사와 동료들은 가스 방출된 물의 분포를 매핑하고 활동 수준을 다음과 비교할 수 있었습니다. 이는 카시니 측정에 의해 결정되며 여러 궤도에 걸쳐 축적되었을 가능성이 있는 연기 너머의 확장된 물질 구름과 연기의 직접적인 연결을 설정합니다.

빌라누에바 박사는 "데이터를 봤을 때 처음에는 내가 틀렸다고 생각했다. 달 크기의 20배가 넘는 물기둥을 발견한 것은 너무나 충격적이었다"고 말했다.

"물기둥은 남극의 방출 지역을 훨씬 넘어 최대 10,000km(6,000마일)까지 확장됩니다."

인포그래픽의 상단에는 토성, 엔셀라두스 및 토러스의 다이어그램이, 왼쪽 하단에는 엔셀라두스의 NIRCam 이미지가, 오른쪽 하단에는 NIRSpec 기기의 스펙트럼이 표시되어 있습니다. 이미지 출처: NASA/ESA/CSA/STScI/L. Hustak, STScI/G. Villanueva, NASA의 고다드 우주 비행 센터.

연구자들의 관심을 끌었던 특징은 깃털의 길이뿐만이 아니었습니다.

초당 약 79갤런의 수증기가 분출되는 속도도 특히 인상적입니다.

"토성 주위를 도는 엔셀라두스의 궤도는 33시간으로 비교적 빠릅니다. 토성 주위를 돌면서 달과 제트기는 기본적으로 물을 뿜어내고 그 흔적에 거의 도넛과 같은 후광을 남깁니다."라고 빌라누에바 박사는 말했습니다. .

"Webb 관측에서는 연기가 거대했을 뿐만 아니라 모든 곳에 물이 있었습니다."

"원환체로 묘사되는 '어디서나' 나타나는 이 보송보송한 물 도넛은 토성의 E-링과 같은 위치에 있습니다."

Webb 관측은 달의 수증기 기둥이 토러스에 어떻게 공급되는지 직접적으로 보여줍니다.

Webb 데이터를 분석함으로써 저자는 물의 약 30%가 이 토러스 내에 머무르고 나머지 70%는 토성 시스템의 나머지 물을 공급하기 위해 빠져나가는 것을 확인했습니다.