951 가스프라
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1. 개요
951 가스프라는 태양을 공전하는 소행성으로, 1991년 갈릴레오 탐사선에 의해 근접 촬영되었다. 괌과 비슷한 크기의 가스프라는 S형 소행성으로, 감람석이 풍부하며, 표면에는 작은 충돌구와 평지, 홈이 존재한다. 자전축은 72° 기울어져 있으며, 궤도는 약 3.29년 주기로 태양을 공전한다. 가스프라의 표면에는 레골리스의 존재 여부에 대한 논쟁이 있으며, 플로라 군과의 연관성을 통해 형성되었을 가능성이 제기된다.
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| 951 가스프라 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 명칭 | 951 가스프라 |
| 발음 | /ˈɡæsprə/ |
| 명명 유래 | 가스프라(크림 반도의 스파 도시) |
| 임시 명칭 | SIGMA 45 A913 YA |
| 소행성 분류 | 주 소행성대 (안쪽) 플로라 |
| 궤도 특성 | |
| 궤도 기준 | 2017년 9월 4일 (JD 2458000.5) |
| 불확실성 | 0 |
| 관측 호 | 103.54년 (37,819일) |
| 원일점 | 2.5931 AU |
| 근일점 | 1.8267 AU |
| 궤도 장반축 | 2.2099 AU |
| 궤도 이심률 | 0.1734 |
| 공전 주기 | 3.29 년 (1,200일) |
| 평균 근점각 | 232.83° |
| 평균 운동 | / 일 |
| 궤도 경사 | 4.1063° |
| 승교점 경도 | 253.06° |
| 근일점 인수 | 129.94° |
| 물리적 특성 | |
| 크기 | 18.2 × 10.5 × 8.9 km |
| 평균 직경 | 12.2 km |
| 질량 | 2–3 × 1015 kg (추정) |
| 밀도 | ~2.7 g/cm3 (추정) |
| 자전 주기 | 7.042 h (0.293 일) |
| 축 기울기 | 72° |
| 분광형 | Tholen S SMASS S |
| B-V 색 지수 | 0.870 |
| U-B 색 지수 | 0.554 |
| 절대 등급 | 11.46 |
2. 성질
가스프라의 겉넓이는 약 525 km²로, 괌과 비슷하거나 홍콩 육지 면적의 절반 정도이다.[18] 극 지방은 적경 0h40m±10m, 적위 27±2°를 가리키며,[18] 이는 황도 좌표계 (β, λ) = (21°, 20°)와 같고, 자전축 기울기는 약 72°이다.
갈릴레오 탐사선은 가스프라에 너무 멀리서 접근해 궤도에 영향을 주지 못했기 때문에, 가스프라의 질량에 대한 정보는 알려져 있지 않다. 참고로, 갈릴레오 탐사선이 방문했던 다른 소행성인 243 이다의 경우 위성이 발견되어 질량을 측정할 수 있었다.
가스프라는 S형 소행성 중에서도 특히 감람석이 풍부하다. 표면에는 감람석과 휘석이 4:1에서 7:1의 비율로 포함되어 있다.[11] 표면에서 미묘한 색상 변화가 관찰되지만, 알베도나 색상이 다른 부분과 뚜렷하게 구별되는 지점은 없다.
가스프라 표면에는 (253) 마틸드처럼 소행성 자체 반지름에 필적하는 크기의 충돌구는 없다. 이는 플로라족과 가스프라를 생성한 충돌이 천문학적 시간 규모에서 비교적 최근에 발생했기 때문에, 그 이후 큰 충돌구가 생성될 기회가 없었기 때문으로 추정된다. 충돌구 생성 빈도 분석에 따르면, 가스프라 표면의 나이는 대략 2천만 년에서 3억 년 사이로 추정된다.[12]
2. 1. 표면
가스프라 표면에는 작은 충돌구 외에도 여섯 곳의 평평한 지역과 오목한 지형이 존재한다. 이 중 하나인 던 지형(Dunne Regio)은 5x 크기의 지역으로, 200m 이내로 평평하다. 이러한 평지들이 충돌로 인해 생겨났는지, 아니면 가스프라가 기존의 큰 소행성에서 갈라져 나오면서 생성된 것인지는 불분명하다. 약하고 한 방향으로 치우친 가스프라의 중력 환경에서는 충돌구들이 스스로 평평한 모양을 형성하여, 어떤 가설이 맞는지를 증명하기 어렵게 만든다. 평지들과 오목한 지형들은 가스프라가 각도에 따라서 모양이 달라 보이도록 만든다.가스프라의 표면에는 너비 100m에서 300m에 이르고, 길이가 최대 2.5km이며, 깊이가 수십 미터에 이르는 홈이 발견된다. 이는 플로라족과 가스프라가 형성될 때의 충돌과 관련이 있을 수 있다. 또한, 이러한 홈의 존재는 가스프라가 돌무더기 형식이 아니라 한 덩어리로 결합되어 있음을 시사한다. 이 홈은 지하 암석을 산산조각 낸 충격에 의해 생성되었을 가능성이 높다. 훨씬 더 두드러진 홈 시스템은 화성의 위성 포보스에서 볼 수 있다. 일부 홈의 구멍이 많은 모습은 표면이 레골리스로 덮여 있음을 시사할 수 있다.[2]
가스프라의 표면적은 약 525 km2로 계산되었으며, 이는 괌의 크기와 비슷하거나 홍콩 육지 면적의 절반 정도이다.
2. 1. 1. 레골리스
가스프라 표면의 레골리스 존재 여부와 그 정도는 논쟁의 대상이며, 아직 완전히 이해되지 않고 있다. 시각적으로 보이는 덮인 모습은 상당한 양의 레골리스가 존재함을 암시한다. 또한, 미묘한 색상 변화와 지형의 상관관계는 레골리스가 낮은 지역으로 천천히 이동하면서 나타나는 현상으로 추정된다. 그러나 추정되는 레골리스의 기원을 설명하기는 어렵다. 첫째, 가스프라의 탈출 속도는 매우 작아서, 충돌로 방출된 파편 중 상당 부분을 어떻게 유지할 수 있었는지 이해하기 어렵다. 가스프라가 다공성 천체이거나 처음부터 많은 레골리스를 가지고 있었다면 이 문제가 해결될 수 있지만, 이 경우 레골리스가 애초에 어떻게 생겨났는지 설명해야 한다. 이에 대한 가능한 해결책으로 가스프라가 플로라족 형성 충돌 과정에서 레골리스를 얻었을 수 있다는 가설이 있다. 둘째, 모든 충돌구에서 방출된 물질을 합쳐도 가스프라 표면을 10m 정도 덮을 수 있을 뿐인데, 일부 충돌구는 이보다 훨씬 깊지만 벽면에 구조적 차이가 나타나지 않는다.[4]3. 구성 성분
가스프라는 감람석이 풍부한 S형 소행성으로, 표면에는 감람석과 휘석이 4:1 ~ 7:1의 비율로 포함되어 있다.[19][1][11] 표면에 뚜렷한 색 패턴이나 알베도 차이는 없지만, 미묘한 색 변동은 감지된다.
4. 궤도 및 자전
가스프라는 평균 약 2.21 천문 단위 거리에서 태양을 공전하며, 공전 주기는 3.29년이다.
가스프라의 자전축은 적경 0시 40분, 적위 27±2° 방향으로 향하며,[5] 이는 황도 좌표계 좌표 (β, λ) = (21°, 20°)와 동일하고, 축 경사는 72°이다.
5. 탐사
갈릴레오 탐사선은 1991년 10월 29일 가스프라를 1600km 거리에서 상대속도 8km/s로 지나가면서 57장의 사진을 지구로 전송했다. 가장 가까운 사진은 5300km에서 촬영되었으며, 이 중 가장 화질이 좋은 사진은 픽셀 당 54m의 해상도를 가졌다. 남극 주변 지역은 근접 통과 과정 중에 촬영되지 못했지만, 나머지 소행성 표면의 80% 가량은 촬영되었다.[20]
갈릴레오 탐사 이전에는 가스프라의 위치가 200km 정도의 오차 범위로 파악되었고, 카메라의 시직경은 약 5°밖에 되지 않아 탐사선이 70000km 이상 접근하면 사진을 찍기 위해 조준해야 하는 위치를 찾을 수 없는 상황이었다. 이 문제를 해결하기 위해, 갈릴레오 탐사 팀은 접근 과정에서 찍힌 사진을 이용하여 위치를 계속 추적하는 광학 항법 기술을 사용했다. 이 작업은 성공적이었고, 탐사선이 5300km 거리에서까지 사진을 촬영할 수 있도록 하였다. 가장 가까이 접근했을 때는 가스프라의 위치가 제대로 파악되지 않았었지만, 운 좋게 한 장이라도 찍히길 기대하면서 51개의 모자이크 사진을 촬영하는 시도를 진행하였다.[20] 이후 이와 유사한 광학 항법 기술은 모든 소행성에 대한 우주선의 플라이바이에서 사용되고 있다.
6. 지형
작은 충돌구들과는 별개로, 가스프라에는 여섯 곳의 평지와 오목한 지형이 존재한다. 평지 중 하나인 던 지형(Dunne Regio)은 5km × 7km 크기의 평지로, 200m 내외의 굴곡으로 평평하다. 이 평지들이 충돌로 인해 생겨났는지, 아니면 가스프라가 기존의 큰 소행성에서 갈라져 나오면서 생성된 것인지는 불명확하다. 약하고 한 방향으로 치우친 가스프라의 중력 환경에서는 충돌구들이 스스로 평평한 모양을 형성하며, 어떤 가설이 맞는지를 증명하기 어렵게 만든다. 평지들과 오목한 지형들은 가스프라가 각도에 따라서 모양이 달라 보이도록 만든다.
가스프라의 표면에는 253 마틸데처럼 스스로의 크기에 맞는 큰 충돌구가 보이지 않는다. 추측되는 이유로는 플로라 군과 가스프라를 형성하였던 충돌이 그리 오래전에 일어나지 않았고, 커다란 충돌구가 생길 기회가 아직 없었다는 것이다. 충돌구 수를 통하여 분석된 가스프라의 나이는 2000만 ~ 3억 년 정도이다.[2] 2007년에는 가스프라의 신선하고 가파른 분화구가 근처에서 발생한 밥티스티나족 형성 사건에 의해 형성되었다는 주장이 제기되었다.[3]
가스프라의 표면에서는 너비 100m ~ 300m, 길이 2.5km, 높이 10여 미터의 홈들이 발견되며, 이는 플로라 군과 가스프라의 형성과 관련되어 있을 수도 있다. 홈의 존재는 또한 가스프라가 돌무더기 형식이 아니라 한 덩어리로 결합되어 있음을 시사한다. 홈은 운석 충돌이 일어날 때 아랫쪽의 암석에 충격을 주어 생성되었다고 여겨진다. 가스프라보다 두드러지는 홈은 화성의 위성인 포보스에서 볼 수 있다. 몇몇 홈들의 모습을 통하여, 가스프라의 표면이 레골리스로 덮여 있을 것이라는 추측 또한 제기되었다.[2]
가스프라의 레골리스의 광범위함과 전반적인 존재는 논쟁의 대상이며, 완전히 이해되지 않았다. 시각적으로 다소 부드럽고 덮여 있는 모습은 상당한 레골리스를 암시한다. 또한, 미묘한 색상 변화와 지역 지형 사이에 상관관계가 나타나며, 이는 레골리스가 낮은 지역으로 천천히 이동하면서 발생한다고 추정된다. 그러나, 추정되는 레골리스의 기원을 설명하기는 어렵다. 첫째, 가스프라의 탈출 속도는 매우 작아서 충격으로 방출된 파편의 상당 부분을 어떻게 유지할 수 있는지 이해하기 어렵다. 이는 가스프라가 다공성 천체이거나 큰 레골리스로 시작했다면 완화될 수 있지만, 원래 레골리스가 어떻게 나타났는지 설명해야 한다. 이 문제의 가능한 해결책은 가스프라 자체가 생성된 플로라족 형성 충돌 동안 레골리스를 얻었을 수 있다는 것이다. 둘째, 모든 분화구에서 방출된 물질은 가스프라를 10m의 레골리스로 덮을 정도로 충분하다고 추정된다. 그러나 일부 분화구는 벽에 구조적 차이점을 보이지 않으면서 이보다 훨씬 더 깊다.[4]
가스프라의 평탄한 지형(Regio)은 이 소행성과 관계가 깊은 천문학자나 과학자의 이름을 따서 명명되었다. 던 지형(Dunne Regio, 제임스 던), 네우이민 지형(Neujmin Regio, 그리고리 네우이민), 예이츠 지형(Yeates Regio, 클레인 예이츠)이 있다.
크레이터는 세계 각국의 온천 도시의 이름을 따서 명명되었다. 그중 하나는 일본 벳푸의 이름을 따서 명명되었다.
참조
[1]
논문
A Galileo Multi Spectral Instrument Analysis of 951 Gaspra
http://www.lpi.usra.[...]
1994
[2]
논문
Galileo's Encounter with 951 Gaspra: Overview
1994
[3]
간행물
Gaspra's Steep Crater Population Was Produced by a Large Recent Breakup in the Main Asteroid Belt
2007-03
[4]
논문
Galileo Encounter with 951 Gaspra: First Pictures of an Asteroid
1992
[5]
문서
"The Direction of the North Pole and the Control Network of Asteroid 951 Gaspra,"
1994
[6]
논문
"The Shape of Gaspra"
[7]
논문
Hidden Mass in the Asteroid Belt
https://ui.adsabs.ha[...]
[8]
웹사이트
PDS lightcurve data
http://www.psi.edu/p[...]
[9]
웹사이트
Supplemental IRAS Minor Planet Survey
http://www.psi.edu/p[...]
[10]
서적
オックスフォード天文学辞典
朝倉書店
[11]
논문
"A Galileo Multi Spectral Instrument Analysis of 951 Gaspra"
[12]
논문
Galileo's Encounter with 951 Gaspra: Overview
[13]
논문
"Galileo Encounter with 951 Gaspra: First Pictures of an Asteroid"
http://www.jstor.org[...]
[14]
논문
The Shape of Gaspra : Galileo's observations of 951 Gaspra
http://cat.inist.fr/[...]
1994
[15]
논문
Hidden Mass in the Asteroid Belt
2002-07
[16]
웹사이트
PDS lightcurve data
http://www.psi.edu/p[...]
[17]
웹사이트
Supplemental IRAS Minor Planet Survey
http://www.psi.edu/p[...]
[18]
논문
The Shape of Gaspra
1994
[19]
논문
A Galileo Multi Spectral Instrument Analysis of 951 Gaspra
http://www.lpi.usra.[...]
1994
[20]
논문
Galileo's Encounter with 951 Gaspra: Overview
1994
[21]
논문
Galileo Encounter with 951 Gaspra: First Pictures of an Asteroid
http://www.sciencema[...]
1992
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