‘활화산 지옥’ 목성 위성 이오에 ‘마그마 바다’ 있다

태양계에서 가장 큰 활화산이 있는 장소는 어디일까? 그 답은 지구도 화성도 아닌 목성의 위성 이오(Io)이다. 이오는 달보다 약간 큰 크기에 지나지 않지만, 목성의 강력한 중력과 다른 위성의 간섭으로 인한 기조력(tidal force)의 차이로 내부에 마찰열이 발생하게 된다. 결국, 이오의 내부 암석이 녹아 마그마가 되고 팽창한 마그마는 지표를 뚫고 나와 거대한 화산 폭발을 일으킨다.

이오의 화산폭발은 그 규모는 물론이거니와 생김새 역시 독특하다. 중력이 낮고 대기가 없어서 이오의 대형 화산은 분출물을 수백km 높이로 뿜어낸다. 그리고 이 화산재는 반구형의 돔을 그리면서 내려앉게 된다. 이오에는 수백 개 이상의 거대한 화산이 있고 계속해서 화산 분출이 일어나고 있다. 덕분에 이오의 표면은 마치 곰보 자국 같은 화산 분출물로 덮여 있다.



이오의 화산 폭발은 지구에서 볼 수 있는 어떤 화산과도 비교되지 않을 정도로 강력하다. 그런데 이를 상세히 분석한 과학자들은 이상한 사실을 발견했다.

이전 연구와 시뮬레이션 결과는 이오의 맨틀 부분이 완전하게 녹은 것은 아니라는 가설을 지지하고 있다. 과학자들은 위치상 가장 강한 마찰열이 생기는 장소에서 녹은 암석인 마그마가 발생하고, 여기서 화산 폭발이 일어난다는 가설을 세웠다. 하지만 실제로 화산의 분출 범위는 예상과 다른 위치에 있었다.



메릴랜드 대학의 로버트 타일러와 애리조나 대학의 크리스토퍼 해밀턴 박사는 이를 설명하기 위해서 이오의 내부 구조에 대한 새로운 가설을 주장했다.

이들에 의하면 이오의 맨틀에는 점도가 높은 마그마의 바다(Magma Ocean)가 존재한다. 액체 상태의 마그마가 이동하면서 주변 암석을 녹이고 화산 분출을 일으킨다면 모든 문제가 해결될 수 있다. 연구팀은 이 가설이 이오의 잘못된 위치에 있는 화산(‘Misplaced’ Volcanoes)을 설명할 수 있다고 보고 있다.

이오의 질량은 지구의 1.5% 수준에 지나지 않는다. 이런 작은 천체가 생각보다 훨씬 복잡한 내부 구조로 되어 있고 태양계에서 가장 활발한 화산활동을 일으킨다는 점은 그 자체로 매우 흥미롭다.

다만, 이 가설을 검증하고 이오의 정확한 내부 구조를 알기 위해서는 지진파 관측(이 경우 표면 착륙선이 필요하다.) 같은 추가 탐사가 필요하다. 따라서 앞으로 새로운 관측과 탐사선이 필요할 것으로 생각된다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com