1986년 1월 24일 천왕성의 작은 얼음위성 미란다가 보이저 2호에 찍혔다. / NASA JPL

47년 넘게 우주를 날아가고 있는 보이저 1, 2호가 연일 화제다. 며칠전, 보이저 1호와의 교신에 성공해 과학자들을 흥분시켰는데, 이번엔 2호가 찍은 사진들을 연구한 결과가 발표됐다. 

보이저 2호가 천왕성을 지나가면서 찍은 천왕성의 작은 얼음위성 '미란다(Miranda)'가 한때 표면 아래에 깊은 액체 바다가 있었다는 추정을 해냈다. 한발 더 나아가, 미란다에는 오늘날에도 그 바다의 잔해가 남아있을 수 있다는 연구다. 천왕성은 태양계에서 가장 차가운 행성으로 거대한 얼음으로 되어 있다. 

1986년, 보이저 2호는 미란다를 통과하면서 남반구의 이미지를 포착했다. 그 결과 나온 사진에는 홈이 있는 지형, 거친 흉터, 분화된 지역 등 표면에 다양한 지질학적 특징이 조금씩 드러났다.

존스 홉킨스 응용물리학 연구소(APL)의 행성 과학자 톰 노드하임 등 연구팀은 표면 특징을 역공학하여 미란다의 기괴한 지질학을 설명하고, 어떤 유형의 내부 구조가 오늘날의 미란다를 가장 잘 설명할 수 있는지 알아내려 했다. 연구팀은 보이저 2호가 본 균열과 능선 등 다양한 표면 특징을 매핑한 후 외부 패턴을 가장 잘 설명할 수 있는 내부의 다양한 구성을 테스트하는 컴퓨터 모델을 개발했다. 

컴퓨터 모델에 따르면 표면의 패턴과 실제 미란다의 표면 지질 사이에 가장 가까운 일치를 생성하는 내부 구성은 1억~5억 년 전에 존재했던 미란다 표면 아래 깊은 바다가 존재했다는 것을 알게 됐다. 이들의 모델에 따르면 바다의 깊이는 한때 100km로 측정되어 30km의 표면 얼음 아래에 묻혀 있었을 것으로 추정된다. 이 연구결과는 최근 '행성과학 저널(Planatery Science Journal)'에 발표됐고, NASA와 스페이스닷컴 등이 그 내용을 전하고 있다. 

1986년 1월 24일 보이저 2호가 포착한 미란다의 표면 이미지. / NASA JPL

미란다의 반지름은 235km에 불과하므로 바다가 미란다 전체의 거의 절반을 차지했을 것으로 보인다. 연구팀은 "미란다와 같은 작은 천체 내부에서 바다의 증거를 찾는 것은 매우 놀라운 일이다"고 밝혔다. 

연구자들은 미란다와 인근의 다른 위성들 사이의 조석 작용이 액체 바다를 유지할 수 있을 만큼 미란다 내부를 따뜻하게 유지하는 데 결정적이었다고 추측했다. 과거 다른 위성과의 궤도 공명으로 증폭된 미란다의 중력 스트레칭과 압축은 미란다가 얼어붙지 않을 만큼 충분한 마찰 에너지를 생성했을 수도 있다. 이같은 현상은 목성의 위성들에서도 비슷하게 발생하고 있다. 

그러나 미란다는 결국 다른 위성 중 하나와의 동기화가 끝나게 되면서 내부를 따뜻하게 유지하는 메커니즘이 파괴됐다. 다행히도 미란다가 팽창하면서 표면에 알 수 있는 균열을 일으켜 아직 완전히 얼어붙지는 않았다는 것이 연구팀의 결론이다. 

"더 많은 데이터를 수집하기 전까지는 바다가 있다는 사실을 확신할 수는 없지만, 우리는 보이저 2호의 이미지에서 우리가 할 수 있는 과학적 연구를 최대한 진행할 것"이라고 연구팀은 말했다.