유로파(달)

Europa (moon)
다른 용도는 Europa를 참조하십시오.
"주피터 II"는 여기로 리디렉션된다.1960년대 텔레비전 시리즈 Lost in Space의 우주선은 목성 2를 참조한다.
유로파
Europa-moon-with-margins.jpg
Europa의 후행 반구는 대략 자연색이다.오른쪽 하단의 두드러진 분화구는 Pwyll이고 어두운 지역은 Europa의 주로 얼음 표면이 미네랄 함량이 더 높은 지역이다.1996년 9월 7일 갈릴레오 우주선에 의해 이미징되었다.
디스커버리
검색 대상갈릴레오 갈릴레이
사이먼 마리우스
발견일자1610년[1] 1월 8일
지정
발음/jʊˈroʊpə/[2]
이름을 따서 명명됨
Ευρώπη 에이로프
목성 II
형용사유로판 /jʊrojpron/[3][4]
궤도 특성[7]
2004년 1월 8일 에폭
페리압시스664862km[a]
아포압시스676938km[b]
평균 궤도 반지름
670900km[5]
편심성0.009[5]
3.551181 d[5]
13743.36m/s[6]
기울기0.470°(목성의 적도)
1.791°(황색까지)[5]
의 위성목성
그룹갈릴리 달
물리적 특성
평균 반지름
1560.8±0.5km(0.245 접지)[8]
3.09×10km72(0.061 접지)[c]
볼륨1.593×10km103(0.015 접지)[d]
미사(4.799844±0.000013)×10kg22(0.008 접지)[8]
평균 밀도
3.013±0.005 g/cm3(0.546 접지)[8]
1.314 m/s2(0.124 g)[e]
0.346±0.005[9](개수)
2.025km/s[f]
동기식[10]
0.1°[11]
알베도0.67 ± 0.03[8]
표면 온도. 분 심술궂다 맥스.
표면 ≈ 50K[12] 102K(-171°C) 125K
5.29 ([8]1998년
대기
표면 압력
0.1 µPa(10bar−12)[13]

Europa /jpro/plisten/ audio speaker icon(듣자) 또는 목성 II는 목성을 공전하는 네 개의 갈릴레이 위성 중 가장 작으며, 목성의 알려진 80개의 모든 달 중 행성에 여섯 번째 클로스다.태양계에서 6번째로 큰 달이기도 하다.유로파는 1610년 갈릴레오 갈릴레이에[1] 의해 발견되었으며 크레타 미노스 왕의 페니키아인 어머니이자 제우스(로마 신 목성에 해당하는 그리스 신)의 애인인 유로파의 이름을 따서 명명되었다.

지구의 달보다 약간 작은 Europa는 주로 규산염 암석으로 만들어졌으며 물 얼음 지각과[14] 아마도 철-니켈 중심부를 가지고 있을 것이다.그것은 주로 산소로 구성된 매우 얇은 대기를 가지고 있다.그것의 표면은 균열과 줄무늬에 의해 변형되지만 크레이터는 상대적으로 적다.지구로 향하는 망원경 관측 외에도, Europa는 1970년대 초에 처음 발생한 우주 프로브 플라이비스의 연속적인 검사에 의해 검사되었다.

Europa는 태양계에서 알려진 고체 물체의 가장 부드러운 표면을 가지고 있다.표면의 겉으로 보이는 젊음과 부드러움은 표면 아래에 물 바다가 존재한다는 가설을 낳았는데, 이것은 아마도 외계 생명체를 은닉할 수 있을 것이다.[15]지배적인 모델은 조석 굴곡으로 인한 열이 해양을 액체 상태로 유지하게 하고 판구조론과 유사한 얼음 이동을 촉진하여 표면에서 아래의 바다로 화학물질을 흡수한다는 것을 시사한다.[16][17]지표면 아래 바다의 바닷물이 유로파의 일부 지질학적 특징을 코팅하고 있을 수 있는데, 이는 바다가 해저와 상호작용을 하고 있음을 시사한다.이것은 Europa가 거주할 수 있는지 여부를 결정하는 데 중요할 수 있다.[18]또 허블우주망원경은 토성의 달 엔셀라두스에서 관측된 것과 유사한 수증기 플럼을 검출했는데, 이는 극저온기 분출에 의한 것으로 추정된다.[19]2018년 5월, 천문학자들은 1995년부터 2003년까지 목성의 궤도를 선회한 갈릴레오 우주 탐사선으로부터 얻은 데이터의 최신 분석에 기초하여 Europa에서 물 플룸 활동의 입증 자료를 제공했다.이러한 플룸 활동은 달 착륙을 하지 않고도 지표면 아래 유로판 바다에서 생명체를 찾는 연구자들에게 도움이 될 수 있다.[20][21][22][23]

1989년에 발사된 갈릴레오 임무는 유로파에 대한 현재 데이터의 대부분을 제공한다.비록 몇몇 제안된 탐사 임무가 있었지만, 아직 어떤 우주선도 Europa에 착륙하지 않았다.유럽우주국(European Space Agency)의 주피터 아이스문 탐험기(JUICE)는 2023년 발사 예정인 가니메데의 임무로 유로파 플라이비 2개가 포함될 예정이다.[24][25]NASA가 계획한 Europa Clipper는 2024년에 발사되어야 한다.[26]

검색 및 이름 지정

유로파는 목성의 다른 세 개의 큰 달인 이오, 가니메데, 칼리스토와 함께 1610년 1월 8일 갈릴레오 갈릴레이에 의해 발견되었고,[1] 아마도 사이먼 마리우스에 의해 독자적으로 발견되었을 것이다.Io와 Europa에 대한 최초의 보고된 관찰은 1610년 1월 7일 갈릴레오가 파두아 대학에서 20배의 확대 굴절 망원경을 사용하여 만들었다.그러나 그 관측에서 갈릴레오는 망원경의 배율이 낮아 이오와 유로파를 분리할 수 없어 두 개를 하나의 빛의 점으로 기록하였다.다음날인 1610년 1월 8일(IAU에 의해 유로파의 발견일로 사용), 이오, 유로파는 갈릴레오의 목성계 관측 중에 처음으로 별개의 시체로 보였다.[1]

유로파는 그리스 신화에 나오는 페니키아 귀족 티레 왕의 딸 유로파의 이름이다.모든 갈릴레이 위성처럼 유로파는 그리스 목성의 상대인 제우스의 애인의 이름을 따서 지은 것이다.유로파는 제우스에게 구애되어 크레타의 여왕이 되었다.[27]이 명명법은 시몬 마리우스에 의해 제안되었는데,[28] 그는 이 제안을 요하네스 케플러의 탓으로 돌렸다.[28][29]

…프라이미스의 autem crimeurtres fœminæ Virgines, cquumum furtivo iupiter captus & positives...Europa Agenoris filia...내가 소리 높여 말하자...시쿤두스 유로파...[Io,] Europa, Ganimedes puer, atque Calisto, lascivo nimium perplacuere Jovi.

…첫째, 목성에 은밀한 사랑을 위해 붙잡힌 젊은 여성 3명을 영광스럽게 해야 한다 [에우로파 포함] 아게노르의 딸...두번째 [달]은 내가 Europa라고 부른다.이오, 유로파, 소년 가니메데, 칼리스토는 욕정이 넘치는 목성을 크게 기쁘게 했다.[30]

그 이름들은 상당 기간 동안 인기를 잃었고 20세기 중반까지 일반 용도로 다시 쓰이지 않았다.[31]초기 천문 문헌의 많은 부분에서 유로파는 단순히 로마 숫자 명칭으로 목성 II(갈릴레오에 의해서도 소개된 시스템) 또는 "목성의 두 번째 위성"이라고 언급된다.1892년 갈릴레이 달보다 궤도가 목성에 더 가깝게 놓여 있는 아말테아의 발견은 유로파를 제3의 위치로 밀어냈다.보이저 탐사선은 1979년에 3개의 내부 위성을 추가로 발견했기 때문에, 유로파는 여전히 목성 II라고 불리고 있지만, 현재는 목성의 6번째 위성으로 간주되고 있다.[31]형용사 형태가 유로판으로 안정되었다.[4][32]

궤도 및 회전

Io, Europa, Ganymede의 라플라스 공명의 애니메이션 (색깔 변화에 의해 조합이 강조됨)

유로파는 3일 반 만에 목성의 궤도를 돌고 있으며, 궤도 반경은 약 67만900km이다.궤도 이심률이 0.009에 불과해 궤도 자체가 거의 원형이며 목성의 적도면에 상대적인 궤도 기울기는 0.470°[33]로 작다.동료 갈릴레이 위성처럼 유로파는 목성과 단적으로 고정되어 있으며, 유로파의 한 반구는 끊임없이 목성과 마주보고 있다.이 때문에 유로파 표면에는 목성이 바로 머리 위에 매달려 있는 것처럼 보이는 하위 조비아 지점이 있다.유로파의 1차 자오선은 이 지점을 통과하는 선이다.[34]연구 결과, 비동기 회전이 제안되었기 때문에 조력 잠금이 가득 차지 않을 수 있다고 한다.유로파는 궤도를 도는 것보다 더 빨리 회전하거나, 적어도 과거에 그렇게 했다.이는 내부 질량 분포의 비대칭성을 시사하며 표면 아래 액체가 얼음 층을 암석 내부로부터 분리한다는 것을 시사한다.[10]

다른 갈릴레이인들로부터의 중력 장애에 의해 유지되는 유로파의 궤도의 약간의 편심성은 유로파의 하위 조우점(sub-jovian point)Europa가 목성에 약간 더 가까워질수록 목성의 중력 흡인력이 증가하여 Europa가 목성 쪽으로 길게 뻗어나가고 멀어져 간다.유로파가 목성에서 약간 멀어질수록 목성의 중력이 감소하여 유로파가 보다 구형의 형태로 다시 이완되고, 바다에 조수가 생성된다.Europa의 궤도 이심률은 Io와의 평균 운동 공명에 의해 지속적으로 펌프된다.[35]따라서, 조석 굴곡은 Europa의 내부를 반죽하고 열원을 공급하며, 표면 아래 지질 공정을 진행하는 동안 바다가 액체 상태를 유지할 수 있게 한다.[16][35]이 에너지의 궁극적인 원천은 목성의 자전인데, 목성에 올리는 조수를 통해 이오가 두드려주고 궤도 공명에 의해 유로파와 가니메데로 전달된다.[35][36]

유로파가 기울어진 축을 중심으로 회전할 가능성이 있는 독특한 균열을 분석한 결과 어느 순간 기울어진 축을 중심으로 회전할 가능성이 있다는 증거가 나왔다.만약 맞다면, 이것은 Europa의 많은 특징들을 설명할 것이다.Europa의 거대한 교차 균열 네트워크는 지구 대양의 거대한 조수에 의한 스트레스의 기록으로 작용한다.Europa의 기울기는 얼린 껍질에 얼마나 많은 역사가 기록되는지, 바다의 조수에 의해 얼마나 많은 열이 생성되는지, 그리고 심지어 바다가 얼마나 오랫동안 액체 상태였는지 계산하는 데 영향을 줄 수 있다.그것의 얼음 층은 이러한 변화를 수용하기 위해 늘어나야 한다.스트레스가 너무 많으면 갈라진다.Europa 축의 기울기는 그것의 균열이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 최근의 것일 수 있다는 것을 암시할 수 있다.그 이유는 스핀 폴의 방향이 하루에 몇 도 정도 변화하여 수개월에 걸쳐 한 번의 진행 기간을 마칠 수 있기 때문이다.경사는 또한 Europa의 해양 연령 추정에도 영향을 미칠 수 있다.조력력은 유로파의 해양 액체를 유지하는 열을 발생시키는 것으로 생각되며, 스핀 축을 기울이면 조력력에 의해 더 많은 열이 발생하게 된다.그러한 추가적인 열로 인해 바다는 더 오랜 시간 동안 액체 상태를 유지할 수 있었을 것이다.그러나, 언제 스핀 축에 이러한 가설이 있는 변화가 일어났을지는 아직 결정되지 않았다.[37]

물리적 특성

유로파(왼쪽 아래)와 달(왼쪽 위) 및 지구(오른쪽)의 크기 비교

유로파는 달보다 약간 작다.직경 3,100 킬로미터(1,900 mi)를 조금 넘는, 그것은 태양계에서 6번째로 큰 달이고 15번째로 큰 물체다.갈릴레이 위성들 중 가장 적은 질량이지만, 그럼에도 불구하고 그것은 태양계의 알려진 모든 위성들 보다 더 크다.[38]그것의 대량 밀도는 주로 규산염 암석으로 이루어져 있는, 지구 행성들과 구성이 유사하다는 것을 암시한다.[39]

내부구조

유로파는 두께 약 100km(62mi)의 물 바깥 층을 가지고 있으며, 껍질로 얼린 부분, 얼음 아래 액체로 된 대양을 가지고 있는 것으로 추정된다.갈릴레오 궤도의 최근 자기장 데이터는 Europa가 목성과의 상호작용을 통해 유도된 자기장을 가지고 있다는 것을 보여주었는데, 이것은 표면 아래의 전도성 층의 존재를 암시한다.[40]이 층은 짠 액체 상태의 바다일 가능성이 높다.지각의 일부는 거의 80°의 회전 과정을 거쳤으며, 거의 뒤집힌 것으로 추정된다(진정한 극지 방랑 참조). 만약 얼음이 맨틀에 단단하게 붙어 있다면, 그럴 가능성은 거의 없을 것이다.[41]Europa는 아마도 금속 철심을 포함하고 있을 것이다.[42][43]

지표면 피쳐

대략적인 자연색(왼쪽)과 강화된 색(오른쪽) 갈릴레오(갈릴레오)의 선도반구 전경

유로파는 태양계에서 가장 평활하다고 알려진 물체로, 산이나 분화구 같은 큰 규모의 특징이 없다.[44]그러나, 한 연구에 따르면, 유로파의 적도는 적도의 직사광선 때문에 15미터 높이까지 될 수 있는, 페니텐테스라고 불리는 얼음 송곳으로 덮여, 얼음이 숭굴해져 수직 균열을 형성할 수 있다고 한다.[45][46][47]갈릴레오 궤도상에서 이용할 수 있는 영상에는 이를 확인하는 데 필요한 해상도가 없지만 레이더와 열 데이터는 이 해석과 일치한다.[47]유로파를 가로지르는 두드러진 표시는 주로 낮은 지형을 강조하는 알베도 형상으로 보인다.Europa에는 크레이터가 거의 없는데, 표면이 지질학적으로 너무 활동적이어서 젊기 때문이다.[48][49]유로파의 얼음 지각은 알베도(빛 반사율)가 0.64로 모든 달들 중 가장 높다.[33][49]이것은 젊고 활동적인 표면을 나타낸다: 유로파가 경험하는 운명의 폭격 빈도 추정치에 따르면, 표면은 약 2천만년에서 1억 8천만년 정도 된 것이다.[50]유로파의 표면적 특징에 대해 때때로 모순되는 설명들 사이에는 현재 완전한 과학적 합의가 이루어지지 않고 있다.[51]

Europa 표면의 방사선 수준은 하루에 약 5.4Sv (540 렘)의 선량에 해당하며,[52] 이는 지구일(24시간) 동안 피폭된 인간에게 심각한 질병이나 사망을 초래하는 양이다.[53]Europan day의 지속시간은 지구상의 하루의 약 3.5배여서, 3.5배 더 많은 방사선 피폭을 초래한다.[54]

리네아

참고 항목:유로파의 라인애 목록
수 많은 선을 보이는 유로파 반구체의 사실색 갈릴레오 모자이크
Europa 표면의 복잡한 선형 골절 패턴을 보여주는 향상된 컬러 뷰

Europa의 가장 눈에 띄는 표면적인 특징은 전 지구를 가로지르는 일련의 어두운 줄무늬인데, 이것은 lineae(영어: line)라고 불린다.정밀 검사 결과 균열 양쪽에 있는 유로파의 지각 가장자리가 서로 상대적으로 움직인 것으로 나타났다.더 큰 띠는 지름이 20km(12mi) 이상이며, 종종 어둡고 분산된 바깥쪽 가장자리, 규칙적인 스트라이프, 그리고 가벼운 소재의 중심 밴드가 있다.[55]가장 가능성이 높은 가설은 유로파의 지층이 아래의 따뜻한 층들을 노출시키기 위해 펼쳐지면서 따뜻한 얼음의 연속적인 분출에 의해 유로파의 라인애가 생성되었다는 것이다.[56]그 효과는 지구의 해양 굴곡에서 볼 수 있는 것과 비슷했을 것이다.이러한 여러 가지 골절은 목성이 발휘한 조수 굴곡에 의해 상당 부분 발생한 것으로 생각된다.Europa는 목성에 고정되어 있으며, 따라서 목성을 향해 거의 동일한 방향을 유지하고 있기 때문에, 스트레스 패턴은 독특하고 예측 가능한 패턴을 형성해야 한다.그러나 Europa의 골절 중 가장 어린 것만이 예측된 패턴에 부합한다; 다른 골절은 나이가 들수록 점점 다른 방향에서 발생하는 것처럼 보인다.이것은 Europa의 표면이 내부보다 약간 더 빠르게 회전할 경우 설명될 수 있는데, 표면 아래 바다가 Europa의 표면을 바위 맨틀에서 기계적으로 분리시키고 목성의 중력이 Europa의 바깥 얼음 지각에 미치는 영향 때문에 가능한 효과다.[57]보이저와 갈릴레오 우주선 사진의 비교는 이 가상의 추락에 상한선을 두는 역할을 한다.유로파 내부를 기준으로 외부 강체 껍데기의 완전한 혁명은 적어도 12,000년이 걸린다.[58]보이저와 갈릴레오 영상의 연구는 균열이 바다 능선과 유사하듯이 지구의 지각판과 유사한 얼음 판이 녹은 내부로 재활용된다는 것을 암시하면서 유로파 표면의 전도의 증거를 밝혀냈다.[59][60]이 두 지각 모두[59] 띠에서 퍼지고 다른 현장에서[60] 수렴된다는 증거는 유로파가 지구와 유사한 판구조학을 가지고 있을 수 있다는 것을 암시한다.[17]그러나 이러한 판구조론을 구동하는 물리학은 유로파의 지각에서 지구와 같은 판의 잠재적인 움직임에 저항하는 힘이 그들을 구동시킬 수 있는 힘보다 현저히 강하기 때문에 지상 판구조론을 구동하는 물리학과 비슷하지 않을 것 같다.[61]

혼돈과 렌즈콩과

참고 항목:유로파의 지질학적 특징 목록
왼쪽: 조석 굴곡을 나타내는 표면 특징: 크러기, 높이 250m의 봉우리, 평판이 뒤섞인 라인애, 렌티쿨레, 코나마라 혼돈 지역( 클로즈업, 오른쪽)

Europa에 존재하는 다른 특징들은 원형과 타원형 렌즈콩이다.많은 것들이 돔이고, 어떤 것들은 구덩이이고, 어떤 것들은 매끄럽고 어두운 점들이다.다른 것들은 뒤죽박죽이거나 거친 질감을 가지고 있다.돔 꼭대기는 그들 주변의 오래된 평원의 조각처럼 보이는데, 평원이 아래에서 밀려올 때 돔이 형성되었음을 암시한다.[62]

한 가설은 이 렌티쿨레들이 지구 지각의 마그마 방처럼 바깥 지각의 차가운 얼음 사이로 올라오는 따뜻한 얼음의 디아피르에 의해 형성되었다고 말한다.[62]매끄럽고 어두운 점은 따뜻한 얼음이 표면을 뚫고 나갈 때 방출되는 용해수에 의해 형성될 수 있다.거칠고 뒤죽박죽인 렌티쿨레(예: 코나마라 혼돈)는 그 후 많은 작은 지각 파편들로 형성되어, 험모키하고 어두운 물질에 박혀 얼어붙은 바다의 빙산처럼 보일 것이다.[63]

대립 가설은 렌티쿨레아가 실제로 작은 혼돈 지역이며, 주장된 구덩이, 점, 돔은 초기 해상도가 낮은 갈릴레오 영상의 과도한 해석에서 비롯되는 실제적인 요소라는 것을 암시한다.그 의미는 얼음이 너무 얇아서 형상 형성의 대류성 디아피르 모델을 지지할 수 없다는 것이다.[64][65]

2011년 11월, 오스틴의 텍사스 대학교와 그 외 연구진들은 네이처지에 유로파의 많은 "차오스 지형"이 거대한 액체 상태의 호수 위에 자리잡고 있다는 것을 암시하는 증거를 제시했다.[66][67]이 호수들은 유로파의 얼음 껍질에 완전히 둘러싸여 있고 얼음 껍질 아래 더 아래에 존재한다고 생각되는 액체 바다와 구별된다.호수의 존재에 대한 완전한 확인은 예를 들어, 레이더를 이용하여 물리적으로 또는 간접적으로 얼음 껍질을 탐사하도록 설계된 우주 임무를 필요로 할 것이다.[67]

윌리엄스 칼리지의 연구원들이 발표한 연구는 혼돈 지형이 혜성에 충격을 가하는 장소들이 얼음 층을 뚫고 바다 밑까지 침투하는 장소를 대표할 수 있다는 것을 시사한다.[68][69]

지표면 아래 바다

Europa의 두 가지 가능한 모델
유로파 - 내부 구조
(예술, 2021년 5월 25일)

과학자들은 유로파 표면 아래에 액체 상태의 물이 층층이 존재하며, 조수 굴곡으로 인한 열이 지표면 아래 대양을 액체 상태로 유지할 수 있다는 데 의견을 같이했다.[16][70]유로파의 표면 온도는 적도에서 평균 약 110K(-160°C, -260°F), 극지방에서는 50K(-220°C, -370°F)에 불과해 유로파의 얼음 껍질은 화강암처럼 단단하게 유지된다.[12]지표면 아래 바다의 첫 번째 암시는 조력난방에 대한 이론적 고려(유로파의 약간 편심 궤도 및 다른 갈릴레이 달과의 궤도 공명의 결과)에서 나왔다.갈릴레오 영상팀원들은 보이저 영상과 갈릴레오 영상의 분석으로부터 지표면 아래 바다의 존재를 주장한다.[70]가장 극적인 예는 유로파 표면에서 흔히 볼 수 있는 특징인 '차오스 지형'으로, 일부는 지표면 아래 바다가 얼음 지각으로 녹아든 지역으로 해석한다.이 해석은 논란의 여지가 있다.Europa를 연구한 대부분의 지질학자들은 흔히 "두꺼운 얼음" 모델이라고 불리는 것을 선호하는데, 이 모델에서는 바다가 현재의 표면과 직접적으로 상호작용하는 경우는 거의 없다.[71]두꺼운 얼음 모델에 대한 가장 좋은 증거는 유로파의 큰 분화구에 대한 연구다.가장 큰 영향 구조 동심원에 의해 비교적 평평한, 신선한 얼음으로 가득 차 있다는 것을 나타난다. 이것을 열읜 금액 유형 조수에 의해 생성된 위에 기초하면, 고체의 얼음에 약 10–30 km(6–19 mi)thick,[72] 수 있는 나에게 연성" 따뜻한 얼음"계층, 포함한 것으로 추정된다 둘러싸여 있다.한그 아래에 있는 액체 바다가 약 100 km (60 mi) 깊이가 될 수 있다는 것을.[73]이것은 Europa의 해양 부피의 2배 또는 3배3 사이인 3 × 1018 m로 이어진다.[74][75]

이 얇은 얼음 모델은 Europa의 얼음 껍질이 단지 몇 킬로미터 두께일 수 있다는 것을 암시한다.그러나, 대부분의 행성 과학자들은 이 모델이 목성의 조수에 영향을 받았을 때 탄력적으로 작용하는 유로파 지각의 가장 윗층만 고려한다고 결론짓는다.[citation needed]유로파의 지각은 무거운 하중에 의해 가중되고 구부러지는 평면이나 구체로 모델링되는 굴곡 분석이 한 예다.이와 같은 모델은 얼음 지각의 외부 탄성 부분이 200m(660ft) 정도로 얇을 수 있음을 시사한다.유로파의 얼음 껍질이 실제로 몇 킬로미터 두께에 불과하다면, 이 "박빙" 모델은 액체 내부와 표면의 정기적인 접촉이 열린 능선을 통해 발생하여 혼란스러운 지형의 지역 형성을 야기할 수 있다는 것을 의미한다.[76]얼음 층을 완전히 통과하는 큰 충격도 지표면 아래 바다가 노출될 수 있는 방법이 될 것이다.[68][69]

구성

1998년 9월 26일 획득한 Europa의 클로즈업 뷰; 왼쪽 상단에서 시계방향으로 표시된 이미지는 왼쪽 하단에 표시된 것처럼 북쪽부터 남쪽까지 위치를 보여준다.

갈릴레오 궤도는 유로파가 조비아 자기장의 다양한 부분에 의해 유도되는 약한 자기 모멘트를 가지고 있다는 것을 발견했다.이 자석 모멘트에 의해 생성된 자기 적도(약 120nT)의 자기장 강도는 가니메데의 자기장 강도의 약 6분의 1이며 칼리스토의 6배에 달한다.[77]유도 모멘트의 존재는 유로파 내부의 높은 전기 전도성 물질의 층을 필요로 한다.이 역할의 가장 그럴듯한 후보는 액상 염수의 지표 아래 넓은 바다다.[42]

보이저호가 1979년 유로파를 지나 비행한 이후 과학자들은 유로파 표면에 있는 골절과 기타 지질학적으로 젊은 특징들을 코팅하는 적갈색 물질의 구성을 이해하기 위해 노력해왔다.[78]분광학적 증거는 에우로파 표면의 어둡고 불그스름한 줄무늬와 특징에는 내부에서 나온 물을 증발시켜 축적된 황산마그네슘과 같은 염분이 풍부할 수 있음을 시사한다.[79]황산하이드레이트는 분광학적으로 관찰된 오염물질에 대한 또 다른 가능한 설명이다.[80]어느 경우든 이러한 물질은 순수할 때 무색 또는 백색이기 때문에 불그스름한 색을 설명하기 위해 다른 물질도 존재해야 하며, 황 화합물이 의심된다.[81]

유색 지역에 대한 또 다른 가설은 그것들이 전체적으로 툴린이라고 불리는 생화학 유기 화합물로 구성되어 있다는 것이다.[82][83][84]Europa의 충격 분화구와 능선의 형태학은 열분해와 방사분해가 일어나는 골절에서 잘 올라오는 유동화된 물질을 암시한다.유로파에서 색색의 털을 생성하기 위해서는 물질(탄소, 질소, 물)과 반응을 일으키는 에너지의 원천이 있어야 한다.유로파의 물 얼음 지각에 있는 불순물은 몸을 다시 표면화하는 극저온증(cryovolcanic) 현상으로서 실내에서 나타나고, 우주에서 행성간 먼지로 축적되는 것으로 추정된다.[82]털린은 생물학적 이전의 화학작용과 아비오젠시스의 역할을 할 수 있기 때문에 중요한 우주생물학적 영향을 미친다.[85][86][87]

내부 해양에서 염화나트륨의 존재는 조사된 NaCl 결정의 특징인 450nm 흡수 기능에 의해 제안되었으며, 이는 최근 지표면 아래 용해 영역으로 추정되는 혼돈 영역의 HST 관측에서 확인되었다.[88]

열원

조석 가열은 조석가속에 의한 조석 마찰과 조석 굴곡 과정을 통해 발생한다: 궤도 및 회전 에너지는 달의 중심부, 내해, 얼음 지각에서 열로 소멸된다.[89]

조수 마찰

바다의 조수는 바다의 마찰 손실과 단단한 바닥과 맨 위의 얼음 지각과의 상호작용에 의해 열로 전환된다.2008년 말, 목성은 작지만 0이 아니기 때문에 유로파에 큰 행성 해일을 발생시킴으로써 유로파의 바다를 따뜻하게 유지할 수 있을 것이라고 제안되었다.이것은 하루에 불과 몇 킬로미터의 속도로 아주 천천히 이동하는 소위 로스비 파동을 발생시키지만 상당한 운동 에너지를 발생시킬 수 있다.현재 0.1도의 축방향 기울기 추정치의 경우, 로스비 파동으로부터의 공명에는 지배적인 조력력에 의해 흥분되는 흐름의 그것보다 2천 배 큰 7.3×1018 J의 운동에너지가 포함될 것이다.[90][91]이 에너지의 소산은 Europa 해양의 주요 열원이 될 수 있다.[90][91]

조수 굴곡

조석 굴곡은 열원이 되는 유로파의 내부와 얼음 껍질을 반죽한다.[92]기울기의 양에 따라, 해양 흐름에 의해 생성되는 열은 목성과 그 행성을 돌고 있는 다른 달들의 중력에 반응하여 유로파의 암석 중심부를 구부려서 생성되는 열보다 100배에서 수천배 더 클 수 있다.[93]Europa의 해저면은 달의 끊임없는 굴곡으로 가열될 수 있으며, 지구 바다의 해저 화산과 유사한 열수 활동을 유발할 수 있다.[89]

2016년에 발표된 실험과 얼음 모델링은 조석 굴절 방산이 과학자들이 이전에 추정했던 것보다 유로파의 얼음에서 1배 더 많은 열을 발생시킬 수 있다는 것을 보여준다.[94][95]그들의 결과는 얼음으로 인해 발생하는 대부분의 열이 실제로 얼음 알갱이 사이의 마찰이 아닌 변형에 의한 얼음의 결정 구조(라티스)에서 온다는 것을 보여준다.[94][95]빙판의 변형이 클수록 열이 많이 발생한다.

방사성 붕괴

조력난방 외에도, 유로파 내부는 암석 맨틀 내 방사성 물질(방사성 가열)의 붕괴로 가열될 수 있다.[89][96]그러나 관측된 모델과 값은 방사선 발생 난방만으로 생산할 수 있는 것보다 100배 이상 높아 조력 난방이 유로파에서 주도적 역할을 하고 있음을 시사한다.[97][98]

플룸스

갈릴레오 우주 탐사선에[20][22][23][99] 의해 탐지된 유로파 위의 물연기
Europa에[100] 있는 의심스러운 물 플럼의 사진 합성물

허블우주망원경은 2012년 남극 근처에서 수증기가 분출하는 것으로 해석되는 유로파의 이미지를 획득했다.[101][100]이 이미지는 플룸의 높이가 200km(120mi) 또는 에베레스트 산의 20배 이상일 수도 있다는 것을 암시한다.[19][102][103]만약 그것들이 존재한다면, 그것들은 삽화적이며[104], 조력 모델링 예측에 동의하여 Europa가 목성에서 가장 먼 지점에 있을 때 나타날 가능성이 있다고 제안되었다.[105]허블우주망원경의 추가 영상 증거가 2016년 9월에 제시되었다.[106][107]

2018년 5월 천문학자들은 1995년과 2003년 사이에 목성의 궤도를 선회한 갈릴레오 우주 탐사선으로부터 얻은 데이터에 대한 업데이트된 비판적 분석에 기초하여 유로파에서의 수증기 활동 증거를 제공했다.갈릴레오는 1997년 달 표면에서 206km(128mi) 이내에 유로파 옆을 지나갔으며 연구원들은 그것이 물받이를 통해 날아갔을 수도 있다고 제안한다.[20][21][22][23]이러한 플룸 활동은 달 착륙을 하지 않고도 지표면 아래 유로판 바다에서 생명체를 찾는 연구자들에게 도움이 될 수 있다.[20]

조석력은 달이 지구에 미치는 영향보다 약 1,000배 더 강하다.태양계에서 유일하게 수증기 플룸을 보여주는 달은 엔셀라두스다.[19]Europa의 예상 분출 속도는 Enceladus의 플럼에 대한 약 200 kg/s에 비해 약 7000 kg/s이다[105].[108][109]확인되면 플룸을 통해 날아다닐 가능성을 열어두고, 착륙선을 사용하지 않고 수 킬로미터의 얼음으로 구멍을 뚫을 필요 없이 현장에서 분석할 샘플을 얻을 수 있게 된다.[106][110][111]

2020년 11월, 동료가 검토한 과학 학술지 지오피지컬리서치 레터에 이 플럼이 표면 아래 바다와 반대로 유로파의 지각 내 물에서 발생할 수 있다는 연구 결과가 발표되었다.갈릴레오 우주탐사선의 이미지를 이용한 이 연구의 모델은 동결 및 가압의 조합이 적어도 극저온증 활동의 일부를 초래할 수 있다고 제안했다.따라서, 가느다란 물주머니를 이동함으로써 발생하는 압력은 결국 지각으로 폭발하여 이러한 깃털을 생성하게 될 것이다.이 연구를 참조하는 NASA 제트 추진 연구소의 보도 자료에서, 이 제안된 Europa의 깃털에 대한 출처는 잠재적으로 삶에 덜 만족스러울 것이다.이는 지표면 해저에서 제안된 열수 분출구와 달리 유기체가 번성할 수 있는 실질적인 에너지가 부족하기 때문이다.[112][113]

대기

1995년 처음 기술된 허블우주망원경의 고다드 고해상도 스펙트로그래프(Goddard High Resolution Spectrograph)로 관찰한 결과 유로파는 분자산소(O2)[114][115]와 수증기로 구성된 얇은 대기를 갖고 있는 것으로 나타났다.[116][117][118]유로파 대기의 표면 압력은 0.1μPa로 지구의 10배에−12 이른다.[13]1997년 갈릴레오 우주선은 태양 복사 및 목성의 자력권에서 나오는 에너지 입자에 의해 생성된 유로파 주변에 끈끈한 전리층(충전된 입자의 상층 대기층)이 존재한다는 것을 확인시켜 [119][120]대기의 증거를 제공했다.

유로파 주변의 자기장.빨간색 선은 일반적인 비행 중 갈릴레오 우주선의 궤적을 보여준다(E4 또는 E14).

지구 대기의 산소와 달리, 유로파의 산소는 생물학적 기원이 아니다.표면으로 둘러싸인 대기는 방사선을 통한 분자 분리인 방사분해를 통해 형성된다.[121]조비안 자기권 환경에서 나오는 태양 자외선과 전하 입자(이온과 전자)가 유로파의 얼음 표면과 충돌하여 물을 산소와 수소 성분으로 나눈다.그리고 나서 이러한 화학성분은 흡착되어 대기로 "분해"된다.같은 방사선은 또한 표면으로부터 이 제품들의 충돌탈출을 발생시키고, 이 두 공정의 균형이 대기를 형성한다.[122]분자 산소는 수명이 길기 때문에 대기의 가장 밀도가 높은 성분이다. 표면으로 돌아온 후에는 물이나 과산화수소처럼 달라붙지 않고 표면에서 탈착하여 다른 탄도 호를 시작한다.분자 수소는 유로파의 표면 중력을 벗어날 만큼 가볍기 때문에 결코 표면에 도달하지 않는다.[123][124]

표면의 관측 결과, 방사성분해에 의해 생성된 분자산소의 일부가 표면에서 배출되지 않는 것으로 밝혀졌다.표면이 지표면 아래 바다와 상호작용할 수 있기 때문에(위의 지질학적 논의를 고려),[125] 이 분자 산소는 생물학적 과정에 도움을 줄 수 있는 바다로 갈 수 있다.한 추정에 따르면 유로파 표면 얼음의 최대 연령이 0.5 Gyr인 것으로 추정되며, 방사성 생성 산화 종의 전도가 심해 지상에 있는 것과 유사한 해양 자유 산소 농도로 이어질 수 있다고 한다.[126]

유로파의 중력을 빠져나가는 분자수소는 원자산소와 분자산소와 함께 목성 주위를 도는 유로파의 궤도 근처에서 기체토루스를 형성한다.이 '중립 구름'은 카시니와 갈릴레오 우주선에 의해 모두 감지되었으며, 목성의 내월 이오를 둘러싼 중립 구름보다 내용(원자와 분자의 수)이 더 크다.모델들은 유로파의 토러스 안에 있는 거의 모든 원자나 분자가 결국 이온화되어 목성의 자기권 플라즈마에 근원을 제공한다고 예측한다.[127]

탐험

1973년 Pional 10은 Europa의 첫 클로즈업 이미지를 만들었다. 그러나 탐침은 너무 멀어서 더 자세한 이미지를 얻을 수 없었다.
1979년 보이저 2호가 자세히 본 유로파

유로파 탐사는 1973년과 1974년 각각 파이오니어 10호와 11호의 목성 플라이비스에서 시작되었다.첫 번째 클로즈업 사진은 이후의 미션에 비해 해상도가 낮았다.두 개의 보이저 탐사선은 1979년 조비안 시스템을 통과하여 유로파의 얼음 표면의 보다 상세한 이미지를 제공했다.이 이미지들은 많은 과학자들이 지하에 액체 상태의 바다가 존재할 가능성에 대해 추측하게 만들었다.1995년부터 시작하여, 갈릴레오 우주 탐사선은 2003년까지 8년간 목성의 궤도를 돌았고, 지금까지 갈릴레이 달에 대한 가장 상세한 조사를 제공했다.'갈릴레오 유로파 미션'과 '갈릴레오 밀레니엄 미션' 등이 포함됐으며, 수많은 유로파 근접 플라이비들이 투입됐다.[128]2007년 뉴호라이즌스는 명왕성으로 가는 도중 조비안 계를 지나 비행하면서 유로파를 형상화했다.[129]

미래의 미션

외계 생명체에 대한 추측이 유로파에게 높은 인지도를 보장했고 미래의 임무를 위한 꾸준한 로비로 이어졌다.[130][131]이 임무들의 목적은 유로파의 화학적 구성을 조사하는 것에서부터 가설이 있는 표면 아래 바다에서 외계 생명체를 찾는 것까지 다양했다.[132][133]유로파의 로봇 임무는 목성 주위의 고방사선 환경을 견뎌야 한다.[131]목성의 자기권 내에 깊이 박혀 있기 때문에, 유로파는 하루에 약 5.40Sv의 방사선을 받는다.[134]

2011년 미국 행성과학 퇴폐조사에서 유로파 미션을 추천했다.[135]이에 대해 NASA는 2011년 유로파 착륙선 개념 연구와 함께 유로파 플라이비(Europa Clipper), 유로파 궤도선에 대한 개념 연구를 의뢰했다.[136][137]궤도 요소 옵션은 "해양" 과학에 집중하며, 다중 비행 요소(Cliper)는 화학 및 에너지 과학에 집중한다.2014년 1월 13일 하원 세출위원회는 유로파 선교 개념 연구를 계속하기 위해 8천만 달러의 기금을 포함하는 새로운 초당적 법안을 발표했다.[138][139]

  • 2012년 유럽우주국(ESA)이 선정한 주피터 아이스문 탐사선(JUICE)이 계획임무로 선정됐다.[25][140]그 임무는 Europa의 플라이비 2개를 포함하지만 가니메데에 더 초점을 맞추고 있다.[141]
  • Europa Clipper – 2013년 7월에 Europa Clipper라고 불리는 비행에 의한 Europa 미션의 최신 개념이 JPL(Jet Propropulation Laboratory)과 APL(Application Physics Laboratory)에 의해 발표되었다.[142]2015년 5월 NASA는 유로파 클리퍼 임무의 개발을 수락했다고 발표하고, 사용할 기구를 공개했다.[143]Europa Clipper의 목적은 Europa의 거주성을 조사하고 미래의 착륙선을 위한 장소 선정을 돕기 위해 Europa Clipper의 목표는 Europa를 탐험하는 것이다.Europa Clipper는 Europa의 궤도를 돌지 않고, 대신에 목성의 궤도를 돌면서 45개의 Europa의 저고도 플라이비스를 계획한 임무 동안 수행했다.탐사선에는 얼음 침투 레이더, 단파 적외선 분광계, 지형 이미저, 이온 및 중성 질량 분광계가 탑재된다.
  • Europa Lander(NASA)는 최근 연구 중인 개념 임무다. 2018년 연구는 Europa가 길고 들쭉날쭉한 얼음 송곳으로 덮여 있을 수 있다는 것을 암시한다. 이는 Europa가 표면에 착륙할 가능성이 있는 문제를 제시한다.[144][145]

구제안

왼쪽: 아티스트의 크라이오봇 개념과 배치된 "하이드로봇" 잠수정맞다: Europa Lander Mission, NASA 2005.[146]

2000년대 초 NASA가 이끄는 목성 유로파 오비터와 ESA가 이끄는 목성 가니메데 오비터가 목성의 얼음 위성을 향한 외행성 플래그십 미션으로 함께 제안돼 2020년 발사될 예정이다.[147]2009년에 그것은 타이탄 토성 시스템 미션보다 우선권이 주어졌다.[148]당시 다른 제안과 경쟁이 있었다.[149]일본은 목성 자기권위궤도를 제안했다.

조비안 유로파 오비터는 2007년 ESA 우주비전의 개념 연구였다.또 다른 개념은 아이스 클리퍼였는데,[150] 딥 임팩트 임무와 유사한 임팩터를 사용했을 것이다. 그것은 제어된 충돌로 유로파 표면으로 추락하여 플럼을 통해 비행하는 작은 우주선에 의해 수집될 파편들을 발생시킬 것이다.[150][151]

주피터 아이스문스 오비터(JIMO)는 2006년 취소된 이온 추진기를 탑재한 핵분열 추진 우주선이다.[131][152]프로메테우스 프로젝트의 일부였다.[152]Europa Lander Mission은 JIMO에 소형 핵추진 Europa 착륙선을 제안했다.[153]그것은 지구로의 통신 중계 역할도 할 수 있는 궤도 비행기와 함께 이동하게 될 것이다.[153]

Europa Orbiter – 그것의 목적은 바다의 범위와 깊은 내부와의 관계를 특징짓는 것이다.기기 탑재물에는 무선 서브시스템, 레이저 고도계, 자기계, Langmuir 프로브 및 매핑 카메라가 포함될 수 있다.[154][155]Europa Orbiter는 1999년에 승인을 받았으나 2002년에 취소되었다.이 궤도선은 표면 아래를 스캔할 수 있는 특별한 얼음 침투 레이더를 특징으로 했다.[44]

보다 야심찬 아이디어들이 제시되었는데, 임팩터와 얕은 지하 표면에서 얼었을지도 모르는 바이오시그너쳐를 찾기 위한 열 드릴을 결합한 것이다.[156][157]

또 다른 제안은 2001년에 제안된 것으로서, 얼음 사이로 녹을 수 있는 커다란 핵 추진 "멜트 탐사선"을 요구하고 있다.[131][158]일단 물에 도달하면 정보를 수집해 지구로 돌려보내는 자율 수중 차량(하이드로봇)을 투입하게 된다.[159]크라이오봇과 하이드로봇 모두 토착생물 대신 지구생물의 탐지를 막고 지표면 아래 바다의 오염을 막기 위해 어떤 형태로든 극도의 살균을 겪어야 할 것이다.[160]이러한 제안된 접근방식은 아직 공식적인 개념 계획 단계에 이르지 못했다.[161]

거주 가능성 잠재력

대서양에 있는 한 검은 흡연자.지열 에너지에 의해 구동되는 이 열수 분출구와 다른 종류의 열수 분출구는 생명체에 에너지를 공급할 수 있는 화학적 병균을 생성한다.

지금까지 유로파에는 생명체가 존재한다는 증거는 없지만 유로파는 잠재적 거주성을 위해 태양계에서 가장 유력한 장소 중 하나로 부상했다.[126][162]생명은 얼음 아래 바다, 아마도 지구의 깊은 오션 열수 분출구와 비슷한 환경에서 존재할 수 있다.[132][163]유로파 화산 열수 활동이 부족하더라도 2016년 NASA 연구에서는 지구와 같은 수준의 수소와 산소가 직접 화산을 수반하지 않는 독사화 및 얼음에서 유래한 산화제 관련 공정을 통해 생성될 수 있다는 사실을 밝혀냈다.[164]2015년 과학자들은 지표면 아래 바다의 소금이 유로파의 일부 지질학적 특징을 코팅하고 있을 가능성이 있다고 발표했는데, 이는 바다가 해저와 상호작용을 하고 있다는 것을 시사한다.이것은 Europa가 거주할 수 있는지 여부를 결정하는 데 중요할 수 있다.[18][165]유로파의 암석 맨틀에 액체 상태의 물이 접촉하고 있을 가능성이 높기 때문에 그곳에 탐사선을 보내 달라는 요구가 거세지고 있다.[166]

Europa – 방사선이 생체 인식 화학 물질에 미치는 영향

조석력에 의해 제공되는 에너지는 유로파의 자매인 달 이오에 대해 훨씬 더 명백한 정도로 하듯이 유로파의 내부에서도 활발한 지질학적 과정을 촉진한다.Europa는 지구와 마찬가지로 방사성 붕괴로부터 발생하는 내부 에너지원을 가질 수 있지만, 조석 굴곡에 의해 생성되는 에너지는 어떤 방사선원보다 몇 배의 크기가 될 것이다.[167]Europa에서의 생명은 해저의 열수 분출구 주변이나 해저에 모여 있을 수 있는데, 이 곳에는 내석석이 지구상에 서식한다고 알려져 있다.또는 지구 극지방의 조류나 박테리아처럼 유로파의 얼음층 아래 표면에 달라붙어 있거나 유로파의 바다에 자유롭게 떠 있을 수 있다.[168]Europa의 바다가 너무 차가우면 지구상에 알려진 것과 유사한 생물학적 과정이 일어날 수 없다.너무 짜면 극도의 할로윈만이 그 환경에서 살아남을 수 있다.[168]2010년, 애리조나 대학의 리처드 그린버그가 제안한 모델은 유로파 표면의 얼음 조사로 인해 그 지각에 산소와 과산화수소를 포화시킬 수 있고, 그 다음 구조적인 과정에 의해 내부 대양으로 운송될 수 있다고 제안했다.그러한 과정은 에우로파의 바다를 단지 1200만년 안에 우리의 것과 같은 산소로 만들어 복잡하고 다세포적인 생명체의 존재를 가능하게 할 수 있다.[169]

증거에 따르면 유로파의 얼음 껍질에 완전히 둘러싸인 액체 상태의 물의 호수가 존재하며 얼음 껍질 아래 더 아래에 존재한다고 생각되는 액체 상태의 바다와 구별된다.[66][67]만약 확인된다면, 이 호수들은 아직 또 다른 잠재적인 생명의 서식지가 될 수 있을 것이다.증거는 과산화수소가 유로파 표면의 많은 부분에 걸쳐 풍부하다는 것을 암시한다.[170]과산화수소는 액체 물과 결합하면 산소와 물로 분해되기 때문에 단순한 생명체를 위한 중요한 에너지 공급이 될 수 있다고 저자들은 주장한다.

지구상의 유기물질과 종종 연관된 점토성 미네랄(특히, 필로실라이테스)이 유로파의 얼음 껍질에서 검출되었다.[171]광물의 존재는 소행성이나 혜성과 충돌한 결과였을 것이다.[171]일부 과학자들은 소행성 충돌로 인해 지구상의 생명체가 우주로 날아가 목성의 달에 도달했을 수도 있다고 추측했다.[172]

참고 항목

메모들

  1. ^ Periapsis는 반조르 축(a)과 편심(e): a(1 - e)에서 파생된다.
  2. ^ 아팍시스는 반조르 축(a)과 편심(e): a(1 + e)에서 파생된다.
  3. ^ 반경(r)에서 파생된 표면적: 4㎛r 2.
  4. ^ 반경(r)에서 파생된 볼륨: /3calvr 3.
  5. ^ 질량(m), 중력 상수(G) 및 반지름(r): Gm/r2.
  6. ^ 질량(m), 중력 상수(G) 및 반지름(r): / r

참조

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추가 읽기

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외부 링크