목성의 비밀을 파헤치다!,주노(Juno) 탐사선[EP.09]

목차 목성을 향한 이유는? 뉴 프런티어 계획 그동안의 주노(Juno)탐사선의 탐사 결과 주노(Juno)탐사선의 임무 연장

 

 목성을 향한 이유는? 뉴 프론티어 2번째 계획

 무엇을 확인하기 위해 목성으로 갔는가

NASA의 주노(Juno) 우주선은 2011년 8월 5일에 출발하여 태양계에서 가장 큰 행성인 가스 행성인 목성으로 향하는 5년간의 여정을 시작했습니다. 그 목표는 특히 더 농구름 아래로 조사하여 목성과 우리 태양계의 기원, 진화, 그리고 우주의 거대한 행성들에 대한 질문에 답하는 것이었습니다. 주노는 2016년 7월 4일에 목성에 도착하여, 17억 마일의 여정 끝에 목성의 구름 위 바로 위부터 목성 자기권의 바깥 영역까지 이어지는 53일간의 극지권 궤도로 안착했습니다.

 

주노의 발견들은 목성과 태양계의 형성에 대한 우리의 이해를 혁신적으로 바꾸었습니다. 35번의 목성 궤도 동안 주노는 3 테라비트(375 기가바이트) 이상의 과학 데이터를 수집하고, 시민 과학자들과 함께 처리한 NASA의 첫 번째 대중 소통용 카메라로 목성과 그 위성들의 화려한 모습을 제공했습니다. 주노의 많은 발견들은 목성의 대기와 내부를 새롭게 보여주었는데, 이로써 구름을 훨씬 뛰어넘는 대기 기상층과 희석된 무거운 원소로 이루어진 내부 코어와 같은 내부를 드러냈습니다. 주노의 본래 임무가 마무리되는 과정에서, 우주선의 궤도가 변화함에 따라 목성의 위성 가니메데(Ganymede)와의 플라이바이(Flyby)가 시작되어 주노는 완전한 목성 체계 탐사자로 전환되었습니다.

 

나사의 주노 탐사선 구경하기!

 

그동안의 주노(Juno) 탐사선의 탐사

행성의 기원 ···  대기환경과 자기장 탐사

태양계 형성 이론은 거대한 가스와 먼지 구름인 성운이 붕괴하는 것으로 시작하며, 그 대부분은 유아 태양을 형성하는 데 기여했습니다. 태양과 마찬가지로 목성은 주로 수소와 헬륨으로 이루어져 있어 초기에 형성되었음을 나타냅니다. 아마도 태양 형성 후 남은 물질의 상당 부분을 포획한 것으로 여겨집니다. 그러나 목성의 형성 기작은 정확히 어떤지 아직은 불분명합니다. 대량의 행성 핵이 먼저 형성되어 가스를 중력으로 포획했는지, 아니면 성운 내부에서 불안정한 영역이 붕괴되어 행성 형성을 촉발한 것인지에 대한 것입니다. 이러한 시나리오 간의 차이는 큽니다.

 

게다가, 얼음 미행성(planetesmals)이라는 작은 원형 천체의 구성과 역할은 행성 형성에 있어 중요하며, 생명의 기본 구성 요소인 물과 탄소 화합물과 같은 물질을 운반한 역할로, 지구와 기타 지구 행성의 기원 역시 그에 관련이 있습니다.

 

주노의 임무는 목성에 초점을 맞추며, 태양계 초기의 역사에 대한 독특한 통찰력을 제공합니다. 주노는 목성의 대기 중의 수소와 암모니아 함량을 측정하고, 고체 핵의 존재 가능성을 조사하여 이 거대 행성의 기원과 이로 인한 태양계의 초기 과정을 밝히고자 합니다. 목성의 중력 및 자기장을 지도함으로써 주노는 행성의 내부 구조와 핵의 구성에 관한 정보를 제공합니다.

 

목성의 대기에 관련해서, 주노의 관측은 목성의 다채로운 지대, 벨트 및 특징들이 얼마나 깊숙이 침투하는지를 결정하는 데 도움을 주며, 구름 아래 대기의 구성, 온도, 구름 및 운동 패턴의 변화를 전례 없는 깊이까지 매핑(mapping)합니다.

 

주노의 탐사는 목성의 자기권까지 확장됩니다. 목성의 깊은 대기 안에서는 큰 압력 아래서 수소 가스가 금속 수소라 불리는 유체로 압축됩니다. 이러한 극한 깊이에서 수소는 전기를 전도하는 금속과 같은 상태로 작용하며, 이것이 목성의 강력한 자기장의 원천으로 여겨집니다. 이 강력한 자기 환경은 태양계에서 가장 빛나는 오로라를 생성하여 충전 입자가 대기로 낙하하는 것을 야기합니다. 주노는 목성의 극지역 주변에서 충전 입자와 자기장을 직접 샘플링하면서, 동시에 극지역으로 충돌하는 엄청난 에너지에 의해 생성되는 자외선 빛의 오로라를 관측합니다. 이러한 조사는 이 놀라운 현상에 대한 우리의 이해를 크게 향상하며, 그 외에도 자기장을 가진 어린 별과 그들의 행성 체계와 같은 유사한 자기적 객체에 대한 통찰력을 제공합니다.

 

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주노(Juno) 탐사선의 임무 연장

 2025년까지 연장된 임무 ··· 무엇을 할까?

현재 연장 임무를 진행하는 주노는 가장 먼 행성 궤도기로서, 2025년 9월까지 혹은 우주선의 수명이 끝날 때까지 태양계에서 가장 큰 행성에 대한 조사를 계속합니다. 연장 임무의 과학 캠페인은 이미 주노가 알아낸 목성의 내부 구조, 내부 자기장, 대기(극지역 사이클론, 깊은 대기, 오로라 포함), 그리고 자기권에 대한 발견을 확장합니다. 목표 중 하나는 목성의 별도로 떨어진 강한 자기장을 가진 영역인 "큰 파란 반점"으로, 연장 임무 초기에 여섯 번의 플라이바이(Flyby) 중에 고해상도 자기 조사가 이뤄집니다.

 

주노는 이제 목성 체계 전체를 탐사합니다. 우주선의 궤도가 계속 변화함에 따라 유로파(Europa)와 이오(Io)라는 목성의

위성들의 추가 플라이바이(Flyby)가 계획되어 있으며, 이들 위성의 하전 입자 환경인 토러스(원한면)를 통과할 것입니다. 이 토러스는 각 위성 궤도 주위에 형성된 구름과 같은 형태입니다. 이러한 연구는 NASA의 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 미션과 유럽 우주국(ESA)의 JUICE 미션을 준비하는 데 도움을 줍니다. 주노의 연장 임무는 목성의 희미한 반지 내의 먼지에 대한 연구를 추가하여 그 확장된 과학 조사 목록에 더해집니다.