해왕성의 구름이 사라진 이유_태양주기와의 상관관계

1. 해왕성이란

해왕성(海王星)은 태양계의 8개 행성 중 마지막 행성입니다. 해왕(海王)은 ‘바다의 왕’이라는 한자어로, 포세이돈(그리스 신화명) 또는 넵투누스(로마 신화명)를 번역한 단어입니다. 해왕성은 8개 행성 중 질량은 3번째, 직경은 4번째로 큽니다. 해왕성의 질량은 지구의 17배이며 해왕성과 태양의 평균 거리는 45억 1,300만km입니다. 해왕성의 위성들은 지금까지 14개가 발견되었습니다. 제1 위성 트리톤은 14개 위성 중 압도적으로 크고 무거워, 해왕성을 공전하는 천체들의 질량 중 99.5% 이상을 차지합니다.

해왕성은 맨눈으로 볼 수 없기 때문에 수학적 계산으로 발견된 태양계 행성 중 유일한 행성입니다. 해왕성을 방문한 우주선은 1989년 8월 25일에 해왕성을 접근 통과한 보이저 2호 하나뿐입니다. 해왕성의 구성 성분은 천왕성과 꽤 비슷하며 천문학자들은 천왕성과 해왕성을 거대 얼음 행성으로 따로 분류하기도 합니다. 해왕성의 대기는 극미량의 탄화수소와 질소를 포함하고 있으며, 물, 암모니아, 메테인 등이 얼어붙은 얼음 질이 높은 비율을 차지합니다. 해왕성의 내부 구조는 천왕성과 마찬가지로 얼음과 암석으로 이루어져 있는 것으로 추정됩니다. 행성의 가장 바깥층에는 메테인이 미량 존재하여 행성이 밝고 맑은 파란색을 띠고 있습니다.

해왕성의 대기에서는 역동적인 기상 현상이 관측되고 있습니다. 해왕성의 남반구에서 목성의 대적점에 필적하는 대암반이 발견된 것이 그 예 중 하나입니다. 이런 기상 현상들은 시속 2100킬로미터 속도로 유지되며, 태양계에서 가장 강력한 바람으로 여겨집니다. 해왕성의 바깥쪽 대기는 태양계에서 추운 장소 중 하나이며, 구름층의 꼭대기는 거의 −218°C, 행성 중심부의 온도는 대략 5000°C입니다.

2. 해왕성의 구름이 사라진 이유

천문학자들은 해왕성의 미스터리에 대해 혼란스러워했으나, 이제 그 비밀을 풀었다고 생각합니다. 이 거대 얼음덩어리의 유령처럼 생긴 천왕성의 구름은 5년 전에 대부분 사라졌습니다. 현재 이 행성의 남극대륙 위에는 단지 한 조각만이 맴돌고 있습니다. 다양한 우주 망원경이 거의 30년 동안 포착한 해왕성 관측치를 분석한 결과, 과학자들은 이 거대 얼음덩어리의 구름 감소가 태양 주기와 일치한다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 태양의 자외선이 충분히 강할 때 해왕성의 구름을 만드는 광화학 반응을 일으킬 수 있다는 이론을 뒷받침합니다.

태양 주기 동안 태양의 동적 자기장은 활동량의 증가와 감소를 반복합니다. NASA에 따르면 자기장은 11년마다 뒤집혀 실뭉치처럼 엉키게 됩니다. 태양에 활동량이 증가하면 더 강한 자외선이 태양계를 강타합니다.

과학자들은 해왕성 관측 동안 구름 활동의 2.5주기를 관찰했습니다. 해왕성은 2015년에 다시 밝아졌고, 2020년에 어두워져서 지금까지 본 것 중 가장 낮은 수준으로 떨어졌습니다. 그때 구름 덮개의 대부분이 사라졌습니다. 5년이 지난 현재까지 여전히 구름이 예전의 수준으로 돌아오지 않았습니다. 해왕성의 낮은 구름 활동 기간이 그다지 극적이고 오래 지속되지 않았기 때문에 이번 연구 결과가 매우 흥미롭고 예상치 못한 발견으로 여겨집니다.

3. 태양주기와 해왕성 구름의 상관관계

태양주기가 최고조에 이르고 2년 후 해왕성에 더 많은 구름이 나타났다는 사실과 구름이 많으면 많을수록 해왕성은 햇빛을 반사하여 더 밝다는 것을 발견했습니다. NASA에 따르면, 해왕성은 태양계에서 가장 먼 주요 행성이고 지구가 받는 세기의 약 0.1%로 햇빛을 받기 때문에 그 연관성은 과학자들에게 놀라운 발견입니다. 또한 약 40년 동안 지속된 해왕성의 4계절에 의해 구름이 영향을 받는다는 생각과 모순됩니다.

그러나 태양 주기의 정점과 해왕성의 구름 증가한 양 사이에는 2년의 시차가 있습니다. 이 차이가 구름을 만드는 데 시간이 걸리는 행성의 상층 대기에서 발생하는 광화학에 의해 설명될 수 있다고 연구자들은 추측합니다. 태양의 밝기 증가와 구름 형성 사이의 관계는 구름 응축 핵으로 작용하여 응축을 시작하는 데 도움을 줄 수 있는 이온화된 분자의 생성 때문일 수 있다는 것입니다.

더 많은 자외선이 행성의 구름을 어둡게 하여 전체적인 밝기를 낮출 수 있기 때문에 연구팀은 여전히 해왕성의 구름 활동을 모니터링하고 있습니다. 이처럼 기술과 관측의 발전은 우리가 해왕성의 대기 모델을 제한할 수 있게 해주었고, 해왕성의 기후와 태양 주기 사이의 상관관계를 이해하는 데 핵심적인 것으로 여겨집니다.

추가로, 깊은 대기로부터 상승하는 해왕성의 폭풍은 행성의 구름 덮개에 영향을 미치기는 하지만, 상층 대기에서 형성된 구름과는 관련이 없습니다. 그 변수는 광화학적으로 생성된 구름과 태양 주기 사이의 상관관계를 조사하는 연구에 방해가 될 수 있습니다. 더 많은 연구는 해왕성에 구름이 거의 없는 상태가 얼마나 오래 지속될 수 있는지도 시사할 수 있습니다.

NASA에 따르면, 이러한 연구들은 차례로 해왕성에 대한 천문학자들의 지식을 확장할 수 있을 뿐만 아니라 연구자들이 거대 얼음 행성과 비슷한 특징을 가지고 있다고 믿어지는 태양계 밖의 많은 외계 행성들을 더 잘 이해하도록 도울 수 있다고 합니다. 태양계 행성들은 계속 관찰할 필요가 있습니다. 또한 주기적으로 꾸준히 관찰해야만 이러한 변화를 조사할 수 있고 신뢰할 수 있는 데이터를 구축할 수 있을 것입니다.