토성의 146개 위성 중 하나인 미마스(Mimas)의 표면 아래에 바다가 존재한다는 연구 결과가 나왔다. 궤도 관측을 토대로 분석해보니 중심부가 고체로 이뤄지려면 위성의 모양이 '팬케이크' 형태여야 하는데 그렇지 않다는 분석이다.
발레리 레이니 프랑스 PSL연구대 파리관측소 천문과학자 연구팀은 미마스 내부에 바다가 존재할 수 있다는 내용의 연구결과를 8일 국제학술지 네이처(Nature)에 발표했다.
미마스는 1789년 영국 천문학자 윌리엄 허셜이 발견한 토성의 작은 위성이다. 평균 지름이 서울에서 부산 정도의 거리인 396.4㎞로, 태양계 천체 중 질량이 가장 작다. 미마스는 지름의 3분의 1 크기인 139㎞ 지름의 '허셜 분화구'를 가진 것이 특징이다.
연구팀은 미마스의 속을 들여다보기 위해 토성 인근을 탐사한 NASA의 카시니 우주선으로 관측한 자료를 분석했다. 특히 미마스의 궤도와 자전 속도에 집중했다. 행성이나 위성의 자전 속도와 공전 궤도는 내부 물질의 영향을 받는다.
연구팀은 위성의 회전 가속도에 저항하는 특이한 관성이 작용했다고 보고 미마스의 중심부가 고체일 경우와 액체가 있을 경우를 나눠 시뮬레이션했다. 시뮬레이션에 따르면 미마스 내부가 고체로만 이뤄졌을 경우 위성의 형태가 팬케이크처럼 납작해야 한다는 결과가 나왔다. 오히려 표면과 중심부 사이가 액체로 이뤄졌을 경우 현재 미마스의 형태에 가깝다는 결론을 내렸다.
연구팀 계산 결과 바다는 미마스 지하 20~30㎞에 있을 것으로 분석됐다. 시뮬레이션에 따르면 지하 바다는 2500만~200만 년 전에 형성돼 여전히 진화하고 있는 것으로 나타났다.
연구를 이끈 발레리 레이니 파리 천문대 박사는 "이번 연구 결과는 태양계 전체의 중간 크기 얼음 위성에는 물이 존재할 가능성이 크며 생명의 흔적을 발견할 수도 있음을 암시한다"고 말했다.
강경주 기자 qurasoha@hankyung.com