명왕성의 하트 모양 빙하에 최근 액체 질소가 흘렀을 수 있다

명왕성의 하트 모양 빙하에서 액체가 새어 나온 흔적이 포착됐다. 명왕성 하트 서쪽 엽( lobe )을 이루는 얼음 질소 평원인 스푸트니크 평원(Sputnik Planitia) 북쪽 가장자리를 따라 어두운 줄무늬와 얼룩이 관찰됐는데, 이는 액체가 최근 얼음 표면을 적셔 남긴 자국처럼 보인다. NASA의 뉴호라이즌스(New Horizons) 임무 책임자인 앨런 스턴(Alan Stern)이 이끄는 연구팀은 이 현상에 대한 가장 그럴듯한 설명이 빙하 밑바닥에 있는 용융층에서 균열을 통해 액체 질소가 올라왔기 때문이라고 주장한다.

이 주장이 사실로 밝혀지면 명왕성에서 최근에 액체가 흘렀다는 첫 번째 증거가 된다. 명왕성 표면은 영하 230도에 가깝고, NASA의 연구 개요에 따르면 명왕성의 대기와 온도로 인해 액체 질소 비는 물리적으로 불가능하기 때문에 액체는 반드시 지하에서 올라와야 한다. 이는 이 왜행성의 내부가 오늘날까지도 표면을 형성하고 있다는 것을 의미한다.

“명왕성은 우리를 계속 놀라게 하며, 이번 새로운 결과도 그렇습니다”라고 스턴은 사우스웨스트연구소(Southwest Research Institute)의 발표에서 말했다.

어두운 자국들은 어떻게 생겼는가

해당 지형은 스푸트니크 평원 북부에 자리 잡고 있다. 이곳은 텍사스와 오클라호마를 합친 것보다 더 넓은 약 1,200 x 2,000킬로미터 규모의 질소 얼음 빙하다. 표면은 도시 크기의 대류 세포를 표시하는 다각형 모양으로 쪼개져 있는데, 여기서 얼음은 마치 라바 램프(lava lamp) 속 왁스처럼 중앙에서 천천히 솟아올랐다가 가장자리에서 가라앉는다.

연구팀은 두 종류의 어두운 지형에 대해 설명한다. 하나는 세포의 경계를 따라 이어지는 가늘고 어두운 선이고, 다른 하나는 더 넓고 퍼진 형태의 어두운 앞치마 모양이다. 둘 다 지구의 빙하에서 볼 수 있는 습윤 패턴과 비슷하며, 평원의 북쪽에서 발견된다.

연구 방법

연구진은 뉴호라이즌스가 명왕성을 근접 비행(flyby)하는 동안 촬영한 이미지를 분석한 다음, NASA의 랜드샛 9(Landsat 9) 위성이 촬영한 그린란드 빙상의 위성 사진과 비교했다. 지구에서는 빙하 표면에 녹은 물과 비가 어두운 자국을 남기는데, 명왕성의 지형이 그 패턴과 유사하다.

이후 SETI 연구소의 오르칸 우무르한(Orkan Umurhan)이 얼음에 대한 컴퓨터 모델을 구축했다. 이 모델은 명왕성의 현재 내부 열을 받아 빙하 밑바닥의 질소가 녹을 수 있음을 보여준다. 액체 질소는 위의 고체 얼음보다 밀도가 낮기 때문에 마치 지구에서 마그마가 균열을 따라 올라오는 것처럼 좁은 통로를 통해 위로 올라올 수 있다. 표면에 도달하면 경사면을 따라 흘러내리면서 얼음을 어둡게 만든다.

모델은 꾸준한 흐름보다는 짧은 간헐적 분출에 더 무게를 둔다. 이 논문의 개요는 각 분출이 대략 10만~100만 세제곱미터의 액체가 수 시간에서 수일에 걸쳐 방출되는 것으로 추정한다. 올림픽 수영장 하나는 약 2,500세제곱미터이므로, 한 번의 분출로 그 40~400개를 채울 수 있는 양이다.

명왕성에서 질소가 녹을 수 있는 이유

질소는 섭씨 영하 210도 정도에서 고체에서 액체로 변하는데, 이는 명왕성 표면 온도보다 불과 약 20도 높은 온도다. 모델에 따르면 이 녹는 현상은 지표 수 킬로미터 아래에서 발생하며, 명왕성 내부에서 올라오는 열이 빙하 밑바닥을 액체 상태로 만드는 데 충분하다. 이것이 논문 제목에 나오는 ‘기저(basal) 흐름’이다.

표면의 나이는 이 아이디어를 더 그럴듯하게 만든다. 스푸트니크 평원은 아마 100만 년 미만의 나이로, 이는 태양계 나이의 0.02%에 불과하다. 그렇게 젊은 표면은 여전히 갱신되고 있으며, 무엇인가가 그것을 갱신하고 있어야 한다.

이로써 해결되지 않은 점들

이 논문은 자신의 증거를 “가능한”이라고 표현하는데, 이 단어가 중요하다. 명왕성에서 무엇인가가 흐르는 것을 직접 목격한 사람은 아무도 없다. 뉴호라이즌스는 이 왜행성을 단 한 번 스쳐 지나갔으므로, 데이터는 단 하나의 스냅샷일 뿐이다. 연구팀은 태양열과 같은 다른 평범한 설명들은 부족하다고 주장하지만, 녹는 현상 자체는 측정 결과가 아니라 모델 결과다.

그린란드와의 비교에도 한계가 있다. 사우스웨스트연구소의 수석 과학자이자 공동 저자인 켈시 싱어(Kelsi Singer)는 “명왕성에는 다른 곳에서는 볼 수 없는 독특한 지형이 많이 있다”며 표면 조건이 지구와 다르다고 인정했다. 그린란드에서 빙상을 적시는 것은 영하 230도에서 질소 빙하를 적시는 것과 같지 않다.

연구팀은 또한 명왕성의 절반 이상이 고해상도로 지도화된 적이 없기 때문에, 동일한 지형이 행성의 다른 곳에서는 흔하거나 드물 수도 있다고 지적한다.

명왕성의 액체에 관한 일반적인 질문들

현재 명왕성에 액체가 존재하나요?

확인되지 않았습니다. 이 연구는 액체 질소가 최근 스푸트니크 평원 북부 표면에 도달했으며, 모델은 이것이 연속적이기보다는 짧은 에피소드 형태로 발생한다고 추정합니다. 아무도 그 현상을 직접 목격한 사람은 없습니다.

명왕성에 비가 내릴 수 있나요?

아니요. NASA의 개요에 따르면 명왕성의 대기와 표면 온도로 인해 액체 질소 비는 물리적으로 불가능합니다. 이것이 연구팀이 하늘에서 떨어지는 액체 대신 빙하 아래에서 올라오는 액체를 찾는 이유입니다.

스푸트니크 평원이 무엇인가요?

명왕성의 하트 모양 지역의 서쪽 엽을 형성하는 매끄럽고 밝은 평원으로, 텍사스와 오클라호마를 합친 것보다 더 넓은 질소 얼음 빙하입니다. 표면의 나이는 100만 년 미만으로 추정됩니다.

다른 천체에도 액체 질소 흐름이 있을 수 있나요?

가능합니다. 연구진은 질소 얼음을 가진 다른 카이퍼 벨트 천체에서도 유사한 과정이 일어날 수 있다고 제안하며, 연구 개요는 간헐천이 관측된 해왕성의 위성 트리톤(Triton)과 왜행성 에리스(Eris)를 후보로 지목합니다.

다음 단계는 무엇인가

연구팀은 유사한 지형이 명왕성의 다른 곳, 다른 카이퍼 벨트 천체, 그리고 트리톤에 존재하는지 알아보기 위해 추가적인 고해상도 관측을 권장한다. 이 논문은 2026년 7월 31일 행성과학 저널(The Planetary Science Journal)에 게재되었으며, 2015년과 2016년에 촬영된 뉴호라이즌스 이미지를 기반으로 한다. NASA는 2026년 8월에 이 결과에 대한 자체 개요를 발표했다.

참고문헌: Stern et al., “Evidence for Possible N2 Basal Flow beneath Pluto’s Northern Sputnik Planitia,” The Planetary Science Journal, 2026. DOI: 10.3847/PSJ/ae7e85

태그: Kuiper Belt, Alan Stern, liquid nitrogen, New Horizons, Pluto, Sputnik Planitia