태양계에는 유황불 지옥이라 부를만한 천체가 하나 있다. 바로 목성의 위성인 이오다. 이오는 목성에서 매우 가까운 위치에 있어 공전 주기가 1.7일 정도에 불과하다. 그리고 목성과 다른 위성의 중력으로 인해 내부에서 열이 발생해서 화산 활동이 매우 활발하다. 이오의 화산은 지금도 활동 중이며 사실 규모로도 태양계 최대의 활화산이다.

여기서 나오는 유황을 포함한 거대한 가스는 지상에서 150km 높이로 뿜어져 나오며 지표에는 녹은 유황 성분이 있는 용암이 흐른다. 하지만 태양에서 먼 목성 궤도에 있으므로 용암이 흐르지 않는 땅은 낮에도 온도가 -148℃에 불과하다. 그야말로 유황불과 얼음의 지옥인 셈이다.

그런데 흥미롭게도 이오에 화산 활동에 의한 대기가 존재한다. 물론 매우 희박한 밀도의 대기이나 이산화황(SO2)의 대기가 존재하는 것이다. 이런 형태의 대기는 태양계에서 이오에 유일하다.

최근 사우스이스트 연구소(Southwest Research Institute)의 과학자들은 8m 구경의 제미니 노스 망원경을 통해 이오의 이산화황 대기를 조사했다. 본래 이산화황은 녹는점이 -75.5℃, 끓는 점이 -10℃ 정도인데, 이오의 낮은 기압과 온도에서는 일부가 기체로 존재한다. 그리고 액체 상태를 거치지 않고 드라이아이스처럼 승화(고체에서 바로 기체가 되는 것)되는 특징을 가지고 있다.

연구팀에 의하면 이오의 대기는 하루에 2시간씩 이오가 목성의 그림자에 들어가면 그 크기가 감소한다. 이때는 아예 태양 빛이 전혀 이오에 도달하지 않기 때문에 온도가 더 내려가 -168℃가 되기 때문이다. 이산화황은 얼어붙어 서리가 된 후 그림자에서 벗어나면 태양 빛을 받으며 다시 기체가 된다.

이오에 희박한 대기가 있다는 것은 알았지만, 하루에 2시간씩 대기가 얼어붙어 감소한다는 것은 처음 밝혀진 사실이다. 이런 식으로 대기가 변하는 천체는 현재까지 이오가 유일하다. 이번 연구는 아직 태양계에 우리가 모르는 비밀이 얼마나 많이 있는지를 다시 보여준 셈이다.　

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

서울신문