NASA의 최신 연구에 따르면 오랫동안 얼음 껍질 아래에 전 지구적인 액체 바다가 숨겨져 있다고 생각되어 왔던 토성의 달 타이탄의 내부 구조가 이전에 생각했던 것만큼 "해양"이 아니라 고압 얼음과 암석으로 구성된 반고체 진흙인 전례 없는 규모의 "우주 빙수"에 더 가깝다는 사실이 밝혀졌습니다.

이 연구는 카시니 우주선이 2012년 타이탄을 비행하는 동안 수집한 데이터를 재분석한 것을 기반으로 합니다. 수년 동안 과학계는 일반적으로 외부 태양계에 있는 많은 얼음 위성에는 두꺼운 얼음 껍질과 암석 핵 사이에 거대한 지하 바다가 끼어 있다고 믿어 왔습니다. 2008년부터는 메탄 대기에 둘러싸여 있는 타이탄도 이번 '해양세계' 후보 목록에 포함됐다. 그러나 최신 모델링 결과에 따르면 타이탄의 내부는 자유롭게 흐르는 액체 물로 채워져 있지 않고 오히려 냉동 디저트와 유사한 반고체 혼합물로 채워져 있을 수 있습니다.

연구팀은 NASA의 딥 스페이스 네트워크(DSN)를 사용하여 카시니가 토성 궤도를 돌고 타이탄을 지나갈 때 다시 보낸 무선 신호의 도플러 주파수 편이를 측정했습니다. 이러한 주파수 변화를 분석함으로써 과학자들은 탐지기에 대한 타이탄의 중력 인력을 추론할 수 있었고 토성의 조석의 영향을 받는 위성의 "부드러움" 정도, 즉 조수의 당김에 따라 모양이 변하는 정도와 속도를 더 결정할 수 있었습니다. 초기 분석에서는 타이탄이 토성의 조석 변화에 거의 즉각적으로 반응하고 타원 궤도 동안 거의 동시에 변형을 완료할 수 있다고 믿었습니다. 뚜렷한 시차가 없다는 점은 내부에 대규모 액체 수층이 존재한다는 중요한 증거로 간주된다. 이전의 강성(강성) 추정과 내부에 충분한 열이 유지된다는 추론이 결합되어 한때 전 세계 지하 해양이 주류 가설이 되었습니다.

그러나 보다 복잡한 모델을 사용한 새로운 분석은 이러한 결론을 뒤집습니다. 연구원들은 타이탄이 조석 반응에서 "비트를 따라가지" 못하지만 약 15시간의 지연이 있다는 것을 발견했습니다. 이 현상은 일반적인 액체 내부 구조의 특성과 일치하지 않으며, 완전한 고체 내부 구조로도 설명할 수 없습니다. 그러나 "반고체" 및 "진흙 같은" 내부 환경과 매우 일치합니다. 새로운 계산은 타이탄의 강성에 대한 초기 이해의 편차를 지적하며, 이는 얼음과 암석의 혼합물로 구성된 내부 구조와 전체적으로 낮은 점도의 "흐릿한" 구조와 더 밀접하게 일치하도록 수정되었습니다. 동시에, 데이터는 또한 타이탄의 내부가 코어에서 외부로 효과적으로 열을 전달하여 국지적 지역을 다시 동결시켜 단단한 얼음 껍질과 암석 코어 사이에 두꺼운 "암석 얼음 및 진흙 지대"를 형성하는 능력이 있음을 보여줍니다.

최신 모델에 따르면 타이탄의 소위 "바다"는 고압 단계의 얼음 VI와 얼음 VII로 구성된 얼음 진창에 더 가깝고 암석 파편과 혼합되어 있으며 많은 따뜻한 물 주머니로 채워져 있습니다. Ice VI와 Ice VII는 모두 큰 압력 하에서 고체 또는 반고체로 유지되는 얼음이며, 이 물 주머니의 온도는 약 섭씨 20도(화씨 68도)에 도달할 수 있습니다. 연구팀은 상대적으로 따뜻하고 액체 물이 풍부한 이 작은 '주머니'에 암석 속 광물이 이동할 수 있다면 이론적으로는 원시 미생물이 번식할 수 있는 조건이 존재할 수 있지만, 실제 생명체 발견과는 아직 거리가 멀다고 지적했다.

관련 분석을 담당하는 NASA 제트추진연구소(JPL) 박사후 연구원 플라비오 페트리카는 과학계가 타이탄 내부에서 이렇게 강력한 에너지 소산 현상을 예상하지 못했다고 말했다. 도플러 데이터의 "잡음"을 더욱 줄임으로써 연구팀은 이전에 가려졌던 미묘한 신호 변동을 포착할 수 있었습니다. 이러한 "작은 잔물결"은 타이탄의 내부 구조가 이전에 이해했던 것과 완전히 다르다는 것을 증명하는 핵심 "연기 증거"가 되었습니다. 페트리카는 저점도 암석-얼음 슬러리가 토성의 조석의 영향으로 타이탄이 부풀어 오르고 압축될 수 있게 할 뿐만 아니라 내부 열을 발산할 만큼 효율적이어서 대규모 용해로 인해 진정한 글로벌 액체 바다가 형성되는 것을 방지하고 달을 오랫동안 "반녹은" 가장자리 상태로 유지한다고 설명했습니다.

과학적 중요성 외에도 "우주에서 가장 큰 빙수"라는 비유는 향후 탐지 임무에 유머를 더해줍니다. 기사에서는 이 "진흙 바다" 모델이 추가 관측을 통해 최종적으로 확인된다면 향후 타이탄으로 향하는 임무팀은 고압의 얼음과 암석 진흙 사이를 안전하게 잠수하는 방법뿐만 아니라 이 행성 수준의 "스무디"에 가장 잘 어울리는 시럽의 맛을 "부수적으로 논의"해야 할 수도 있다고 농담했습니다. 관련 연구는 '네이처(Nature)' 매거진에 게재됐고, 나사(NASA)가 발행한 연구 브리핑에서도 이런 최신 결과가 발표됐다.