명왕성의 발견과 구성, 대기, 위성

명왕성

 

1. 명왕성의 발견과 구성

1840년대 천왕성 궤도의 섭동을 분석하여, 당시에는 아직 발견되지 않았던 해왕성의 존재와 위치를 예측할 수 있었습니다.

그러나 해왕성 궤도에 오차가 있는 것으로 밝혀지면서, 해왕성 바깥쪽에 다른 행성이 존재한다고 여겨지게 되었습니다.

천문학자들은 이 미지의 행성에 대해 계속 조사를 진행하였습니다. 그 결과 명왕성이 1930년 클라이드 톰보에 의해서 발견되었습니다. 명왕성은 태양으로부터 약 39AU 떨어져 있고 가벼운 메탄으로 이루어진 대기와 밝고 반사되는 표면의 모습을 보여줍니다. 또한 표면은 균일하지 않고 산, 계곡, 분화구 등 다양한 특징을 가지고 있으며, 표면의 얼음은 메탄 및 질소와 같은 다른 휘발성 물질과 혼합되어 다양한 색상과 무늬를 생성합니다.

명왕성의 내부는 아직 정확하게 발견되진 않았으나 수빙, 메탄, 얼음 층으로 둘러싸인 암석 핵을 가지고 있다고 생각됩니다. 핵의 지름은 대략 17000km 일 것으로 예상하고 있으며, 이는 명왕성의 직격의 70%나 차지할 것으로 추측하고 있습니다. 만약 명왕성이 방사성 붕괴를 일으키는 원소들에 의해 내부 가열이 지금까지 지속되고 있다면, 핵과 맨틀 사이에 100 ~ 180km 정도 두께의 액체 물층이 형성되어 있을 가능성도 있다고 보고 있습니다.

명왕성은 최초 발견 후 행성으로 분류되었으나 달보다도 작은 크기에, 질량과 중력이 행성이라 하기엔 너무 작고 공전궤도 또한 심한 타원형으로 나타나 2006년 행성 지위를 박탈하고 다시 왜소행성으로 분류되었습니다.         

 

 

2. 명왕성의 대기

명왕성의 대기는 주로 부피의 약 98%를 차지하는 질소 가스, 나머지 2%는 메탄, 일산화탄소 및 질소 산화물 같은 다른 가스로 구성되어 있습니다. 이 소량의 가스는 명왕성의 대기에서 발생하는 화학적 과정에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

명왕성이 태양으로부터 멀어지면, 대기의 물질은 얼어붙어 지표면에 떨어지고, 태양에 가까워지면, 표면의 온도가 다시 올라가 이 물질들이 다시 승화를 일으켜 대기권으로 올라갑니다. 이 승화작용은 행성의 열을 빼앗아가 과학자들이 예측한 표면 온도보다 더 낮다는 것을 발견했습니다.

대기의 온도는 고도에 따라 크게 달라지며 상층 대기가 하층 대기보다 훨씬 차갑습니다. 명왕성은 대기압도 매우 낮아 해수면에서 지구 대기압의 약 1/100,000에 불과합니다.

태양 주위를 공전하는 명왕성의 궤도는 매우 타원형입니다. 이것은 명왕성의 대기에서 발생하는 계절적 변화에 크게 영향을 미칩니다. 태양에 가까워지면 대기가 따뜻해지고 팽창하는 반면, 태양에서 멀어지면 대기가 차가워지고 수축합니다.

명왕성의 대기의 몇 가지 특징 중 하나는 표면을 가리는 연무층이 존재한다는 것입니다.

이 연무층은 자외선이 명왕성 대기의 가스를 분해할 때 형성되는 메탄 및 기타 유기 화합물의 작은 입자로 구성됩니다.

대기의 또 다른 특징으로는 최대 500km/h의 속도로 부는 바람이 존재한다는 것입니다.

이 바람은 적도와 극 사이의 극심한 온도 차이로 인해 발생한다고 보고 있습니다.     

 

 

3. 명왕성의 위성

명왕성은 지금까지 발견된 위성은 카론, 닉스, 히드라, 케르베로스와 스틱스 이렇게 5개입니다.

이들은 다른 행성계에 비해 명왕성과 가까이에서 돌고 있습니다.

카론은 명왕성의 위성 중 가장 크며, 그 크기 때문에 몇몇 과학자들은 명왕성과 카론을 이중 행성으로 보기도 합니다.

먼저 카론은 암석과 얼음으로 이루어진 것으로 생각되며, 직경은 명왕성의 1/2 정도입니다.

표면은 충돌 크레이터가 많고 우리가 살고 있는 지구와 달처럼 카론은 명왕성과 서로 같은 면만을 바라보며 서로 공전합니다. 닉스와 히드라는 모양이 불규칙하고 주로 얼음과 기타 휘발성 물질로 구성되어 있을 것으로 생각됩니다.

이 두 개의 작은 위성은 2005년 허블 우주 망원경에 의해 발견되었습니다.

명왕성의 약 59,000km 거리에서 약 31일 주기로 공전하며, 그 크기는 대략 13 ~ 24km입니다.

마지막으로 스틱스는 2012년 허블 우주 망원경에 의해 발견되었습니다.

그 크기는 긴축이 약 7km이고, 짧은 축이 약 5km인 명왕성 위성 중 가장 작은 위성입니다.

케르베로스와 스틱스는 둘 다 불규칙한 모양을 하고 있으며, 암석과 얼음이 혼합된 구성으로 생각되고 있습니다.

아직 명왕성 위성에 대해서는 많은 것이 알려지지 않았습니다. 그러나 명왕성의 위성이 태양계 외부 지역인 카이퍼 벨트에서 형성되었을 가능성이 높아 태양계를 연구하는 과학자들에게 중요한 연구 대상이므로 앞으로 더 많은 것들이 밝혀질 것입니다.