태양계와 화산

태양계의 활화산

태양계 화산 과거의 화산 활동에 대한 증거는 우리 태양계의 대부분의 행성과 달에서 발견되었다. 달은 고대의 용암 흐름으로 뒤덮인 광대한 지역을 가지고 있다. 화성은 우리 태양계에서 가장 큰 화산 특징인 올림푸스 몬스와 타르시스 라이즈를 가지고 있다. 금성의 표면은 화성암과 수백개의 화산들로 덮여있다. 태양계 내에서 발견되는 대부분의 화산학적 특징들은 수백만년 전에 형성되었다. 태양계가 더 어리고 행성과 달들이 내부 온도를 훨씬 더 높았을 때였다. 지질학적으로 최근의 화산활동은 그렇게 활발하지 않다. 화성, 금성, 명왕성, 유로파에서의 화산활동 가능성에 대한 증거가 관찰되었지만 직접적인 분출 관측은 이루어지지 않았다.활화산이란 무엇인가? 활화산이라는 용어는 주로 지구의 화산을 언급할 때 사용된다. 활화산은 현재 분출 중이거나 인류 역사상 어느 시기에 폭발한 화산이다. 이 정의는 지구상의 화산들 중 일부를 쉽게 관찰할 수 있기 때문에 상당히 잘 적용되지만, 많은 화산들은 작은 폭발들이 눈에 띄지 않게 일어날 수 있는 외딴 지역이나 심지어 큰 폭발도 감지되지 않을 수 있는 해양의 외딴 지역 아래에 위치해 있다. 2013년까지 인정받지 못했던 세계에서 가장 거대한 화산 타무 마시프가 대표적이다. 지구 너머에서 화산 폭발을 감지하는 우리의 능력은 강력한 망원경이 발명될 때까지 시작되지 않았고 우주 자동차가 망원경과 다른 감지 장치를 다른 행성과 그들의 달 가까이에 운반할 수 있을 때 큰 도약을 했다. 오늘날 이러한 분화를 감지하기 위해 수많은 망원경이 사용된다. 그러나 화산 활동이 발생할 수 있는 태양계의 모든 영역을 관찰하기에는 망원경의 성능이 충분하지 않기 때문에 작은 분화가 발견되지 않을 수 있다. 비록 몇몇 우주의 폭발이 발견되었을 뿐이지만, 그것들에 대해 많은 것이 밝혀졌다. 아마도 가장 흥미로운 발견은 태양계 바깥 지역의 극저온계일 것이다. 크라이오볼카노란 무엇인가? 대부분의 사람들은 볼카노라는 단어를 녹은 암석 물질, 가스, 화산재가 빠져나가는 지구 표면의 구멍으로 정의한다. 이 정의는 지구에 잘 맞는다. 하지만 태양계의 몇몇 행성에서는 상당한 양의 가스를 가지고 있다. 태양계의 행성들은 바위가 많고 지구에서 볼 수 있는 것과 비슷한 규산염 암석 마그마를 생산한다. 그러나 화성과 그 위성의 행성들은 규산염 암석 외에도 상당한 양의 가스를 포함하고 있다. 태양계의 이 부분에 있는 화산은 보통 극저온이다. 용해된 암석을 분출하는 대신 물, 암모니아, 메탄과 같은 차가운, 액체 또는 냉동 가스를 분출한다. 트바슈타르 화산 뉴호라이즌스 우주선이 포착한 영상을 이용해 제작한 이 5프레임 애니메이션은 목성의 달 이오에서 화산 폭발이 일어난 것을 보여준다. 그 분출 연석은 약 180마일의 높이로 추정된다. 가장 활동적인 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 편이다. 이것은 아주 놀라운 사실이다. 왜냐하면 이오는 태양으로부터 아주 멀리 떨어져 있고 얼음으로 뒤덮인 표면이 이곳을 매우 추운 곳처럼 보이게 하기 때문이다. 그러나 이오는 거대한 행성 목성의 중력에 의해 엄청난 영향을 받는 매우 작은 달이다. 목성과 목성의 다른 달의 중력 흡인력은 이오에게 매우 강한 당김을 작용하여 강한 내부 조수로부터 지속적으로 변형된다. 이러한 조수는 엄청난 양의 내부 마찰을 일으킨다. 이 마찰은 달을 뜨겁게 달구고 강렬한 화산 활동을 가능하게 한다. 이오에는 수백 개의 눈에 보이는 화산 분출구가 있는데, 이 중 일부는 냉동된 증기의 분출물과 수백 마일 높이에서 볼카닉 스노를 뿜어낸다. 이 가스들은 이러한 분출의 유일한 산물이거나 관련된 규산염 암석이나 용융된 유황이 존재할 수 있다. 이 환풍구 주변은 그들이 평평한 신소재 층으로 "거의"되었다는 증거를 보여준다. 이러한 표면이 되살아난 지역은 Io의 지배적인 표면적 특징이다. 태양계의 다른 신체들에 비해 이러한 표면에 미치는 충격 크레이터의 수가 매우 적다는 것은 이오의 지속적인 화산 활동과 재포장 상태를 보여주는 증거다. 이오에 불의 저주 2014년 8월 4일 NASA는 2013년 8월 15일에서 8월 29일 사이에 목성의 달 이오에서 발생한 화산 폭발의 이미지를 발표했다. 그 2주 동안, 달 표면에서 수백 마일 상공에서 물질을 발사할 수 있을 정도로 강력한 폭발이 일어났다고 여겨진다. 지구 외에 이오는 태양계에서 극도로 뜨거운 용암을 분출할 수 있는 유일한 행성이다. 달의 낮은 중력과 마그마의 폭발성 때문에 큰 폭발은 달 상공에서 수십 입방 마일의 용암을 발사하고 단 며칠의 기간만에 넓은 지역을 덮어버린다. 최초 발견 해왕성의 달인 트리톤은 태양계에서 처음으로 극저온을 관측한 장소였다. 보이저 2호 탐사선은 1989년 비행 중에 질소 가스와 먼지의 플럼을 관측했다. 이러한 폭발은 가스가 응축되어 다시 표면으로 떨어져 눈과 유사한 두꺼운 층을 형성하기 때문에 트리톤의 매끄러운 표면을 만들어낸다. 일부 연구자들은 태양 복사가 트리톤의 표면 얼음을 관통하여 아래의 어두운 층을 가열한다고 알려졌다. 관통한 열은 지표면 아래 질소를 증발시키며, 이것은 팽창하여 결국 위의 얼음층을 통해 분출된다. 이것은 화산 폭발을 유발하는 외부로부터의 유일한 에너지일 것이다. 에너지는 대개 내부에서 나온다. 토성의 위성 엔셀라두스의 크라이오볼카누스는 2005년 카시니 우주선에 의해 처음으로 기록되었다. 그 우주선은 남극 지역에서 분출하는 얼음 입자의 제트기류를 형상화했다. 이로써 엔셀라두스는 화산 활동이 확인된 태양계의 네 번째 행성이 되었다. 이 우주선은 실제로 극저온 플룸을 통해 비행했으며, 그 구성을 주로 소량의 질소, 메탄, 이산화탄소를 함유한 수증기로 밝혀졌다.극저온층 이면의 메커니즘에 대한 한 이론은 가압된 물의 표면 아래 포켓이 달 표면 아래에 존재한다는 것이다. 이 물은 달 내부의 조수 가열로 액체 상태로 유지된다. 때때로 이러한 가압된 물은 수증기와 얼음 입자의 플럼을 생성하면서 표면으로 분출된다. 활동에 대한 증거 외계 생명체에 대한 화산 활동을 기록하기 위해 얻을 수 있는 가장 직접적인 증거는 폭발이 일어나는 것을 보거나 예상하는 것이다. 또 다른 종류의 증거는 행성의 표면의 변화다. 폭발은 파편을 다른 형태로 만들 수 있다. 이오에서의 화산활동은 빈번하고 표면은 이러한 종류의 변화를 관찰할 수 있을 만큼 충분히 보인다. 그러한 직접적인 관찰이 없다면, 지구에서 화산 활동이 최근인지 아니면 고대인지 아는 것은 어려울 수 있다. 더 많은 활동이 발견될 것인가? 엔셀라두스의 크라이오볼카누스는 2005년에야 발견되었고, 이러한 종류의 활동에 대한 철저한 탐색이 태양계 전반에 걸쳐 이루어지지 않았다. 사실 어떤 사람들은 가까운 이웃인 금성에서 화산 활동이 여전히 일어나지만 짙은 구름 덮개 아래에 숨겨져 있다고 믿는다. 화성의 몇몇 특징들은 화성의 활동 가능성을 시사한다. 또한 활동적인 화산이나 극저온화산이 유로파, 타이탄, 디오네, 가니메데, 미란다와 같은 우리 태양계의 바깥 부분에 있는 얼음 행성들의 달에서 발견될 가능성이 매우 높으며 아마도 그럴 것이다.