행성 해양학

exo-oceanography라고도^[1] 불리는 행성 해양학은 지구 이외의 행성과 달에서 해양을 연구하는 학문이다.우주생물학, 천체화학, 행성지질학과 같은 다른 행성과학과는 달리 토성의 타이탄과^[2] 목성의 유로파에서 지하대양이 발견된 후에야 시작되었다.^[3]이 들판은 더 이상의 임무가 달의 바위나 얼음층 아래의 바다에 도달할 때까지 투기적인 상태를 유지하고 있다.태양계에는 해왕성의 다이아몬드로 만들어진 대양에서부터 목성 표면 아래에 존재할 수 있는 거대한 액체 수소의 대양에 이르기까지 해양이나 심지어 천체의 해양 세계에 관한 많은 이론들이 있다.^[4][5]

지질학적 역사 초기에, 화성과 금성은 큰 해양을 가졌다고 이론화되었다.화성 해양 가설은 화성 표면의 거의 3분의 1이 한때 물로 덮여 있었으며, 폭주하는 온실 효과로 인해 금성의 지구 대양이 끓어 없어졌을 수도 있다는 것을 암시한다.물에 용해된 소금과 암모니아와 같은 화합물은 얼음이나 대류 얼음과 같은 외계 환경에서 물이 대량으로 존재할 수 있도록 빙점을 낮춘다.확인되지 않은 바다는 많은 왜성들과 천연 위성의 표면 아래에 추측된다; 특히, 유로파 달의 바다는 지구의 두 배 이상의 수량을 가지고 있는 것으로 추정된다.태양계의 거대한 행성들 또한 아직 확인되지 않은 액체 대기층을 가지고 있는 것으로 생각된다.해양은 또한 외부 행성과 외부 행성에 존재할 수 있다. 여기에는 조건부 거주 가능 구역 내의 액체 상태의 물의 표면 대양도 포함된다.해양 행성은 표면이 완전히 액체로 덮인 가상의 행성이다.^[6][7]

행성의 해양학은 해양이 단순한 형태의 생명체를 수용할 수 있는 더 높은 기회를 가질 것으로 예상되기 때문에 아스트로 생물학과 밀접한 관련이 있다.

외계 해양

행성

가스 거대기업인 목성과 토성은 표면이 부족하고 대신 액체 수소의 층을 가지고 있다고 생각되지만 그들의 행성 지질학은 잘 이해되지 않는다.얼음의 거인 천왕성과 해왕성이 두꺼운 대기 아래에서 뜨겁고, 고도로 압축된 초임계수를 가지고 있을 가능성이 가정되었다.비록 그들의 구성이 아직 완전히 이해되지는 않았지만, Wiktorowicz와 Ingersall의 2006년 연구는 몇몇 연구들이 이국적인 액체 다이아몬드의 바다가 가능하다는 것을 제안했지만,^[10] 그러한 물 "해양"이 넵튠에 존재할 가능성을 배제했다.^[11]

화성 해양 가설은 화성 표면의 거의 3분의 1이 한때 물로 덮여 있었지만, 화성의 물은 더 이상 해양이 아니었다는 것을 시사한다.그들의 명백한 실종에 대한 이유와 함께 그 가능성은 계속 연구되고 있다.천문학자들은 이제 금성이 20억년 이상 동안 액체 상태의 물과 아마도 바다를 가지고 있었을 것이라고 생각한다.^[12]

천연 위성

지각과 맨틀을 분리할 수 있을 정도로 두꺼운 액체 상태의 물의 전지구적 층은 자연 위성 타이탄, 유로파, 엔셀라두스와 캘리스토, 가니메데^[13][14], 트리톤에 존재하는 것으로 생각되고 있다.^[15][16]Io에 마그마 바다가 존재하는 것으로 생각된다.^[17]토성의 위성 엔셀라두스에서 간헐천이 발견되었는데, 이는 표면 얼음 껍질 아래 약 10km(6.2mi)의 바다에서 유래되었을 가능성이 있다.^[8]다른 얼음 위성은 내부 대양을 가질 수도 있고, 한때는 현재 얼어붙은 내부 대양을 가질 수도 있다.^[18]

액화 탄화수소의 큰 몸체는 타이탄의 표면에 존재하는 것으로 생각되지만, 그것들은 해양으로 간주될 만큼 크지는 않으며 때로는 호수나 바다로 언급되기도 한다.더 카시니-Huygens 우주 미션은 처음에 건조한 호수 바닥과 빈 강 수로로 보이는 것만을 발견했는데, 이것은 타이탄이 어떤 표면의 액체를 가지고 있었을지 모른다는 것을 암시한다.후에 타이탄의 플라이비스는 추운 극지방에 일련의 탄화수소 호수를 보여주는 레이더와 적외선 이미지를 제공했다.타이탄은 얼음 아래 표면 아래 액체 상태의 해양과 탄화수소 혼합물 외에 그것의 바깥 지각 위에 형성되어 있는 것으로 생각된다.

왜성과 넵투니아 횡단 물체

Ceres는 바위 중심부와 얼음으로 구분되는 맨틀로 보이며, 그 표면 아래에 액체 상태의 바다가 있을 수 있다.^[19][20]

명왕성,^[21] 에리스, 세드나, 오르쿠스가 약 100~180km 두께의 단단한 얼음 지각 아래에 바다를 가지고 있다는 것을 암시하지만, 그들이 해양을 지탱할 수 있는 차별화된 물체인지 여부를 판별하는 데는 더 큰 넵투니아 물체로는 충분하지 않다.^[18]2020년 6월, 천문학자들은 왜소행성 명왕성이 지표면 아래 바다를 가졌을 수 있고, 결과적으로 그것이 처음 형성되었을 때 거주할 수 있었을 것이라는 증거를 보고했다.^[22][23]

엑스트라솔라

태양계 밖에 있는 일부 행성과 자연 위성은 거주 가능한 구역이나 "액체-물 벨트"에 지구와 유사한 가능한 해양 행성을 포함하여 바다를 가질 가능성이 있다.그러나 분광법을 통해서라도 해양을 발견하는 것은 극히 어렵고 결론에 이르지 못할 가능성이 있다.

이론적 모델들은 운송으로 탐지된 GJ 1214 b가 질량의 75%를 차지하는 이국적인 형태의 얼음 VII로 구성되어 있어 해양 행성이 될 가능성을 높게 예측하기 위해 사용되어 왔다.^[24]

다른 가능한 후보자들은 단지 그들의 질량에 근거한 추측일 뿐이고 실제로 그들의 구성에 대해 알려진 것은 거의 없지만 거주할 수 있는 지역에서 행성을 포함한다.일부 과학자들은 케플러-22b가 "해양과 비슷한" 행성일 수도 있다고 추측한다.^[25]Gliese 581 d에 대해 표면 대양을 포함할 수 있는 모델이 제안되었다.글리제 436 b는 '뜨거운 얼음'^[26]의 바다를 갖고 있는 것으로 추측된다.행성의 궤도를 선회하는 엑소문, 특히 모항성의 거주 가능 구역 안에 있는 가스 거인들은 이론적으로 표면 대양을 가질 수 있다.

지구 행성들은 물을 축적하는 동안 물을 얻을 것이고, 일부는 마그마 대양에 묻히겠지만, 대부분은 증기 대기로 갈 것이고, 대기가 식으면 그것은 바다를 형성하면서 표면으로 붕괴될 것이다.마그마가 응고함에 따라 맨틀에서 나오는 물의 양이 많아질 것이다. 이것은 심지어 질량의 낮은 퍼센트가 물로 구성되어 있는 행성들에서도 일어날 것이다. 그래서 "초지구 외행성은 마지막 중요한 충돌로부터 수천만 년에서 수억 년 이내에 일반적으로 해양을 생산할 것으로 예상될 수도 있다.^[27]

비수면액체

바다, 바다, 호수, 그리고 다른 액체의 몸체는 예를 들어 타이탄의 탄화수소 호수처럼 물 이외의 액체로 구성될 수 있다.트리톤에 질소 바다가 존재할 가능성도 고려됐지만 배제됐다.^[28]달의 얼음 표면인 가니메데, 칼리스토, 유로파, 타이탄, 엔셀라두스는 매우 밀도가 높은 액체 물이나 물-암모니아의 대양 위에 떠 있는 조개라는 증거가 있다.^{[29][30][31][32][33]}

모항성과 매우 가까운 외계행성은 단적으로 잠길 것이고 그래서 행성의 절반은 마그마 바다가 될 것이다.^[34]또한 지구 행성들이 거대한 충돌의 결과로 형성되는 동안 어느 시점에 마그마 대양을 가지고 있었을 가능성도 있다.^[35]그들의 별에 가까운 핫 넵튠은 표면에 다양한 액체가 있는 중심부를 남겨두고 유체역학적으로 탈출함으로써 그들의 분위기를 잃을 수 있다.^[36]적당한 온도와 압력이 있는 곳에는 행성에 풍부한 양의 액체로 존재할 수 있는 휘발성 화학물질로는 암모니아, 아르곤, 이황화 탄소, 에탄, 히드라진, 수소, 시안화 수소, 황화수소, 메탄, 네온, 질소, 질소산화질소, 인광, 실레인, 황산, 물 등이 있다.^[37]

초임계 액체는 액체는 아니지만 액체와 다양한 특성을 공유한다.천왕성과 해왕성의 두꺼운 대기 아래, 이 행성들은 물과 암모니아 그리고 다른 휘발성 물질들이 혼합된 뜨거운 고밀도 유체의 바다로 구성되어 있을 것으로 예상된다.^[38]목성과 토성의 기체 외층은 초임계 수소의 바다로 부드럽게 전환된다.^[39][40]금성의 대기는 96.5%의 이산화탄소로 지표면에서는 초임계액이다.

참고 항목

• 외계 액체 물
• 태양계에서 가장 큰 호수와 바다

참조