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대흑점

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목차

1. 개요

대흑점은 1989년 보이저 2호가 해왕성을 스윙바이하면서 처음 발견된 거대한 폭풍이다. GDS-89로도 불리며, 목성의 대적점과 유사한 특징을 보였다. 13,000 x 6,600km 크기의 타원형으로, 태양계에서 가장 빠른 시속 2,100km의 바람이 관측되었다. 대흑점은 메테인 구름 꼭대기에 구멍이 생긴 것으로 추정되며, 1994년 허블 우주 망원경으로 관측했을 때는 사라진 상태였다. 이후 여러 개의 암점들이 관측되었으며, 2018년에는 허블이 처음으로 기록한 암점이 발견되기도 했다. 현재 해왕성 탐사를 위한 여러 계획이 제안 및 논의되고 있다.

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대흑점
기본 정보
보이저 2호가 촬영한 대흑점의 모습
보이저 2호가 촬영한 대흑점의 모습
발견일1989년
발견자보이저 2호
위치해왕성 남반구
크기지구 크기만함
소멸일1994년
특징
설명해왕성의 대기에 존재했던 거대한 폭풍
형태타원형
바람시속 2,100km의 강풍
이동해왕성 주위를 동쪽으로 이동
수명비교적 짧음
관련 현상작은 흑점, 어두운 작은 반점

2. 특징

보이저 2호가 1989년 해왕성을 스윙바이할 때 대흑점을 처음 발견했으며, GDS-89 ('''G'''reat '''D'''ark '''S'''pot-19'''89''')라고도 부른다. GDS-89는 남반구에 위치하며, 그 규모나 여러 특징이 목성의 대적반과 흡사했다.[15] 대흑점은 해왕성의 메테인 구름 꼭대기에 구멍이 생긴 부분이 아닐까 추정되고 있다.[12][13]

2. 1. 형태 및 크기

GDS-89는 어두운 타원형으로, 크기는 13,000 × 6,600 km로 지구와 비슷했다.[15] 보이저 2호가 1989년 해왕성을 스윙바이할 때 처음 발견되었으며, 목성의 대적반과 전체적으로 모양이 비슷했다. 이 폭풍의 가장자리에서 바람은 시간당 2,100 km 속도로 불고 있었으며, 이는 태양계에서 가장 빠른 기록이었다.[12][13] 대흑점은 관측 시기마다 크기와 모양이 다양하게 변했으며 반시계 방향으로 회전하고 있었던 것으로 보인다.

대흑점은 대류권계면 층 혹은 바로 아래에 커다랗고 흰 구름들을 만들어냈는데, 이 구름들은 지구상 고고도에 떠 있는 권운과 비슷하다.[16] 그러나 지구의 권운은 얼음 결정으로, 해왕성의 권운은 메테인의 얼음 결정으로 이루어져 있다는 차이점이 있다. 또한 지구의 권운은 수 시간 내에 사라지지만, GDS-89 옆 구름들은 해왕성이 두 바퀴 자전한 이후(약 36시간 경과)에도 여전히 남아있었다.

2. 2. 바람

대흑점 가장자리에서 부는 바람은 시속 2,100 킬로미터로, 태양계에서 가장 빠른 속도였다.[12][13]

2. 3. 권운

대흑점은 대류권계면 층 또는 바로 아래에 커다랗고 흰 구름들을 만들어냈는데, 이 구름들은 지구상 고고도에 떠 있는 권운과 비슷하다.[16] 그러나 얼음 결정으로 이루어진 지구의 권운과는 달리 해왕성의 권운은 얼어붙은 메테인의 결정으로 구성되어 있다.[2] 이 고고도 구름은 주 구름층에서 50km~100km 사이에 위치한다. 지구의 권운은 일반적으로 몇 시간 이내에 형성된 후 흩어지는 반면, GDS-89 옆 구름들은 행성이 두 바퀴 돈 이후(약 36시간 경과)에도 여전히 살아있었다.

2. 4. 소용돌이 구조

해왕성의 흑점들은 밝은 상층 구름층 특징보다 낮은 고도의 대류권에서 발생한다고 생각된다.[17] 흑점들은 수개월 동안 지속될 수 있을 정도로 안정적인 특징이기 때문에 소용돌이 구조로 생각된다.[18]

3. 소멸

1994년 허블 우주망원경이 해왕성 표면을 다시 찍었을 때 GDS-89는 완전히 사라졌으며, 천문학자들은 이 흑점이 다른 것에 덮여서 아래로 숨었거나 아예 소멸한 것이리라고 생각했다.[14] 대흑점 옆 구름들이 여전히 남아 있었던 것으로 보아, 종전 흑점들 중 일부는 검은 반점처럼 보이지 않는 대신 사이클론 형태로 계속 살아남을 수 있는 것으로 보인다.[14] 흑점들은 행성의 적도로 가까이 이동하면서, 혹은 미지의 메커니즘을 통해 소멸하는 것으로 보인다.[19]

4. 다른 흑점들



대흑점(GDS-89) 이후에도 여러 흑점들이 관측되었다. 1989년 보이저 2호가 대흑점을 관측했을 때, 두 번째 암점인 암점 2(DS2)가 발견되었으나 1994년 이전에 완전히 사라졌다.[5]

1994년부터 허블 우주망원경은 해왕성에서 암점의 존재를 감지하고 관찰할 수 있는 유일한 망원경이 되었으며, 현재까지도 사용되고 있다.[6] 허블 망원경은 청색 파장의 이미지를 통해 암점을 관측한다.

1994년에는 북반구에서 북부 암점(NGDS-1994)이 형성되었으며, 1998년과 2000년 사이에 사라졌다. 이 폭풍은 지속되는 동안 위도에서 안정적인 것으로 나타났다.[7] [5] 1996년에는 또 다른 북부 암점(NGDS-1996)이 형성되어 1998년 이전에 사라질 때까지 관측되었다. 이 암점 역시 경도 방향의 이동이 거의 없었다.[7] [5]

2015년 허블 외행성 대기 유산(OPAL) 프로그램에 의해 남부 암점(SDS)이 발견되었다.[8] 남부 암점은 2017년에 사라지기 전에 극쪽으로 이동했다.

2016년 해왕성 북반구에 대흑점(GDS)과 거의 동일한 암점이 나타났다. 이 암점은 북부 대흑점(NGDS)이라고 불리며, 수년 동안 관측되고 있다.

2018년에는 새로운 주요 암점과 더 작은 암점이 확인되어 연구되었다. 이 폭풍은 직경이 약 약 7402.96km로 대서양보다 더 컸다.[9] 2020년 8월, 새로운 대흑점은 남쪽으로 이동하다가 갑자기 멈추고 방향을 바꾸었다.

거의 같은 시기에 더 작은 "암점 주니어"가 큰 폭풍 근처에서 발견되었다가 사라졌다. 암점 주니어는 직경이 약 6276.43km였다.

1989년부터 2018년까지의 폭풍은 서로 다른 이동 패턴을 보였으며, 일반적으로 몇 년 동안만 관측된다.

4. 1. 암점 2 (DS2)

1989년 보이저 2호가 대흑점(GDS)을 관측했을 때, 두 번째 암점인 암점 2(DS2)도 발견되었다. 암점 2는 1994년 이전에 완전히 사라졌다.[5]

4. 2. 북부 대흑점 (NGDS)

1994년 허블 우주망원경이 해왕성 표면을 다시 찍었을 때, 이전에 관측되었던 대흑점(GDS-89)은 완전히 사라진 상태였다.[19] 그러나 2016년, GDS-89와 거의 흡사한 흑점이 해왕성의 북반구에서 다시 발견되었으며, 이 흑점은 북부 대흑점(Northern Great Dark Spot, NGDS)으로 명명되어 수년간 관측되었다.[20][21] 하지만 허블 우주망원경의 관측 제약으로 인해 이 새로운 흑점이 현재도 존재하는지는 확실하게 알 수 없다.[22]

1994년 이전에는 두 번째 암점인 암점 2(DS2)가 발견되었으나 곧 사라졌다.[5] 1994년부터 허블 우주망원경은 해왕성의 암점 존재를 감지하고 관찰할 수 있는 유일한 수단이 되었으며, 현재까지도 활용되고 있다.[6] 허블 우주망원경은 청색 파장 이미지를 통해 암점의 특징을 관찰한다. 1994년에는 북반구에 북부 암점(NGDS-1994)이 형성되었다가 1998년과 2000년 사이에 소멸했다. 이 폭풍은 지속되는 동안 위도 상에서 안정적인 모습을 보였다.[7] [5] 1996년에는 또 다른 북부 암점(NGDS-1996)이 형성되어 1998년 이전에 사라질 때까지 관측되었다. 이 암점 역시 경도 방향의 이동이 거의 없었다.[7] [5]

2016년, 해왕성 북반구에서 대흑점(GDS)과 매우 유사한 암점이 다시 나타났다. 이 새로운 암점은 북부 대흑점(NGDS)으로 불리며 수년간 관측되었다. 그러나 허블 망원경을 이용한 관측이 제한적이어서, 이 암점이 현재도 존재하는지는 불분명하다.

4. 3. 남부 암점 (SDS)

2015년 허블 외행성 대기 유산(OPAL) 프로그램에 의해 남부 암점(SDS)이 발견되었다.[8] 남부 암점은 2017년에 극쪽으로 이동하다가 소멸했다. 폭풍의 형성은 아직 조사 중이지만, 남부 암점(SDS-2015) 관측 결과 가시화되기 2–3년 전에 구름 활동이 증가한다는 사실이 밝혀졌다.[8] 또한, 남부 암점을 포함한 암점의 소멸은 소용돌이 추적에 사용되는 청색 파장의 시야를 가리고, 소멸 전에 동반 구름이 폭풍의 중심에 도달하는 것과 관련이 있을 수 있다.[5]

4. 4. 2018년 이후

2016년 해왕성의 북반구에서 대흑점(GDS-89)과 거의 똑같은 흑점이 생겨났는데, 이를 북쪽 대흑점(Northern Great Dark Spot, NGDS)이라고 부른다. 이 흑점은 수년 동안 사라지지 않았다.[20][21] 그러나 허블 우주망원경 관측에 제약이 있어, 현재도 존재하는지는 확실하지 않다.[22]

2018년에는 새로운 주요 암점과 더 작은 암점이 확인되었다. 해왕성 북반구에서 발견된 이 암점은 허블 우주망원경이 처음으로 기록한 것이었다. 이 폭풍은 미국 항공 우주국(NASA)의 보이저 2호가 발견한 것보다 훨씬 작지만, 직경이 약 약 7402.96km로 대서양보다 더 컸다.[9] 2020년 8월, 새로운 대흑점은 남쪽으로 이동하다가 갑자기 멈추고 방향을 바꾸었는데, 이는 폭풍이 적도로 계속 이동하여 소멸될 것이라는 예측과 반대였다. 이 현상은 전향력의 영향으로, 북반구에서는 폭풍이 안정적으로 유지되지만, 적도로 이동하면서 전향력이 약해져 폭풍이 소멸되기 때문으로 추정된다.

같은 시기에 더 작은 "암점 주니어"가 큰 폭풍 근처에서 발견되었다가 사라졌다. 암점 주니어는 직경이 약 6276.43km로 이전 암점보다 작았다. 이 작은 폭풍의 등장은 천문학자들이 이전 폭풍의 이동 방향 반전과 관련이 있을 수 있다고 추측하게 만들었다.

폭풍의 형성은 아직 연구 중이지만, 남부 암점(SDS-2015) 및 북부 대흑점(NGDS-2018)에 대한 관측 결과, 암점이 가시화되기 2~3년 전에 구름 활동이 증가하는 경향이 있다는 사실이 밝혀졌다.[8] 1989년부터 2018년까지의 폭풍들은 서로 다른 이동 패턴을 보였으며, 일반적으로 몇 년 동안만 관측된다. 또한, 남부 암점을 포함한 암점의 소멸은 소용돌이 추적에 사용되는 청색 파장의 시야를 가리고, 소멸 전에 동반 구름이 폭풍의 중심에 도달하는 것과 관련이 있을 수 있다.[5]

5. 탐사 계획

현재 해왕성 탐사를 위해 여러 계획이 제안 또는 논의 중이다. 미국 항공우주국(NASA)에는 향후 수년 내에 해왕성을 방문하기 위한 탐사선 계획들이 제안되었다. 이 임무들은 해왕성과 그 위성 트리톤에 대한 더 많은 정보를 얻는 데 중점을 두고 있으며, 해왕성의 대기에 대한 정보도 얻는 것을 목표로 한다.[10]

5. 1. 트라이던트 (Trident)

트라이던트는 2021년에 해왕성과 그 위성 트리톤을 탐사하기 위한 디스커버리 미션으로 제안되었지만, DAVINCI+와 VERITAS 두 개의 금성 탐사선이 선정되어 계획이 무산되었다.[10]

5. 2. 해왕성 오디세이 (Neptune Odyssey)

해왕성 오디세이(Neptune Odyssey)는 트라이던트와 비슷한 목표를 가진 기함급 궤도선 임무 개념으로, 2033년 발사를 목표로 한다.[10] 이 임무는 해왕성의 가장 큰 위성인 트리톤에 대한 더 많은 정보를 얻고, 해왕성 대기에 대한 정보도 얻는 것을 목표로 한다.[10]

5. 3. 기타

중국 국가 우주국(CNSA)은 핵전기 추진 해왕성 탐사 임무를 분석하고 있다.[10] 대한민국은 아직 직접적인 해왕성 탐사 계획은 없지만, 국제 협력을 통해 관련 연구에 참여할 가능성이 있다.

참조

[1] 웹사이트 '"The Mystery Continues" --New Hubble Observations of Neptune\'s Great Dark Spot' https://dailygalaxy.[...] 2022-05-01
[2] 웹사이트 Urbain-Jean-Joseph Le Verrier {{!}} Britannica https://www.britanni[...] 2022-05-01
[3] 웹사이트 Dark spot on Neptune https://esahubble.or[...] 2016-06-28
[4] 웹사이트 PIA01142: Neptune Scooter http://photojournal.[...] NASA 2006-03-26
[5] 논문 A New Dark Vortex on Neptune 2018-02-15
[6] 논문 Lifetimes and Occurrence Rates of Dark Vortices on Neptune from 25 Years of Hubble Space Telescope Images 2019-03-25
[7] 논문 The Unusual Dynamics of Northern Dark Spots on Neptune https://www.scienced[...] 2002-03-01
[8] 논문 Formation of a New Great Dark Spot on Neptune in 2018 https://onlinelibrar[...] 2019-03-28
[9] 웹사이트 Dark Storm on Neptune Reverses Direction, Possibly Shedding a Fragment http://www.nasa.gov/[...] 2022-05-01
[10] 논문 Mission analysis of a Neptune detector with a 10 kWe nuclear reactor power generator 2021-06-01
[11] 논문 The unusual dynamics of new dark spots on Neptune 2000
[12] 웹인용 What is the Great Dark Spot? http://coolcosmos.ip[...] CalTech 2019-05-20
[13] 저널 인용 High Winds of Neptune: A possible mechanism 1991
[14] 웹인용 Dark spot on Neptune http://www.spacetele[...] 2016-06-28
[15] 저널 인용 Hubble Space Telescope Imaging of Neptune's Cloud Structure in 1994 1995
[16] 저널 인용 EPIC Simulations of Bright Companions to Neptune's Great Dark Spots http://www.lpl.arizo[...] 2008-02-26
[17] 저널 인용 The altitude of Neptune cloud features from high-spatial-resolution near-infrared spectra http://cips.berkeley[...] 2008-02-26
[18] 저널 인용 Cloud Structures on Neptune Observed with Keck Telescope Adaptive Optics 2003
[19] 논문 The unusual dynamics of new dark spots on Neptune 2000
[20] 웹인용 Neptune http://www.solarview[...] SolarViews.com 2011-09-28
[21] 웹인용 Hubble Discovers New Dark Spot on Neptune http://hubblesite.or[...] newscenter 2016-02-04
[22] 웹인용 Dark Spots in Our Knowledge of Neptune https://www.nytimes.[...] nytimes 2016-02-04


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