금성의 화산 활동

Volcanism on Venus
금성의 두 번째로 높은 산이자 가장 높은 화산인 8km 높이(5마일 높이)의 화산 마아트 몬스는 수직 스케일에 22.5를 곱한 금성 표면 투시도에 표시됩니다. 마젤란 레이더 이미지를 기반으로 합니다. 전경에는 긴 용암류가 보입니다.

금성의 표면은 화산의 특징이 지배적이며 태양계의 어떤 행성보다도 많은 화산을 가지고 있습니다. 표면은 현무암 90%로 지구의 약 65%가 화산 용암 평원의 모자이크로 이루어져 있어 화산 활동이 표면 형성에 큰 역할을 했음을 알 수 있습니다. 1,000개 이상의 화산 구조물이 있으며 용암의 홍수에 의해 금성이 주기적으로 다시 떠오를 가능성이 있습니다. 이 행성은 약 5억년 전에 표면에 있는 충격 분화구의 밀도로부터 과학자들이 알 수 있는 것으로 보아 지구상에 거대한 재표면 현상이 있었을지도 모릅니다.[1] 금성은 이산화탄소가 풍부한 대기를 가지고 있는데, 압력은 지구 대기의 90배에 달합니다.

레이더 지도를 통해 탐지된 금성의 화산은 8만[2] 개가 넘습니다. 수년 동안 과학자들은 금성이 현재 활동 중인지, 아니면 화산 구조물이 과거의 잔해인지에 대해 토론했습니다. 금성 표면에는 비교적 최근의 재표면을 가리키는 충돌 화구가 거의 없습니다.[3] 가장 가능성이 높은 사건은 화산의 흐름이었을 것입니다. 마젤란 탐사선의 레이더 소리는 금성에서 가장 높은 화산인 마아트 몬스에서 화산재가 정상 부근과 북쪽 측면에 흐르는 형태로 비교적 최근 화산 활동에 대한 증거를 보여주었습니다. 이와 같은 많은 증거들은 금성의 화산들이 최근에 활발하게 활동하고 있음을 시사하지만, 마아트몬스에서의 현재 분출은 확인되지 않았습니다. 그럼에도 불구하고, 2020년의 다른 보다 최근의 연구는 금성이 구체적으로 마아트 몬스는 아니지만 실제로 현재 화산 활동을 하고 있음을 시사합니다.[4][5] 2023년, 과학자들은 마젤란 궤도선이 촬영한 마아트몬스 지역의 지형 이미지를 재검토했습니다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 그들은 8개월 동안 지형이 변했다는 것을 알아냈고, 활발한 화산 활동이 원인이라고 결론 내렸습니다.[6] 2023년까지 화산 활동이 활발하다는 암시만 있었습니다. 2023년 3월, 헤릭 등은 마젤란 이미지에서 팽창하는 분출구를 이미지화하여 금성에서 활발한 화산 활동을 나타냈다고 발표했습니다.[7]

화산의 종류

금성 아이슬라 지역의 폭 65km(40mi), 높이 1km(0.62mi) 미만의 팬케이크 돔 2개의 레이더 모자이크
금성 알파지역 팬케이크 돔의 컴퓨터 생성 투시도
금성의 아치노이드 표면 특징

금성에는 방패 화산, 광범위한 용암 흐름, 팬케이크 돔이라고 불리는 특이한 화산과 지구에는 존재하지 않는 "틱(tick) 같은" 구조물이 있습니다. 팬케이크 돔 화산은 지름이 최대 15 km (9.3 mi), 높이가 1 km (0.62 mi) 미만이며 지구에 형성된 용암 돔보다 100배 더 큽니다. 이들은 보통 코로나와 테세라에(2차원 또는 3차원으로 접히고 골절된 고도로 변형된 지형의 넓은 지역)와 관련이 있습니다. 이 팬케이크는 금성의 높은 대기압 하에서 분출된 점성이 높고 실리카가 풍부한 용암에 의해 형성된 것으로 여겨집니다.

"틱(tick) 같은" 구조는 가리비 모양의 마진 돔(scarped margin domes)이라고 불립니다. 그들은 수많은 다리를 가진 돔처럼 보이기 때문에 흔히 진드기라고 불립니다. 그들은 변두리에서 산사태와 같은 대량 낭비 사건을 겪은 것으로 생각됩니다. 때때로 파편 퇴적물이 주변에 흩어져 있는 것을 볼 수 있습니다.

지구에서 화산은 주로 방패 화산과 복합 화산 또는 성층 화산의 두 가지 유형입니다. 예를 들어 하와이에 있는 방패 화산은 핫스팟이라고 불리는 지역에서 지구 깊은 곳에서 마그마를 분출합니다. 이 화산들에서 나오는 용암은 비교적 유동적이고 가스의 탈출을 가능하게 합니다. 세인트 산과 같은 복합 화산. 헬렌스와 피나투보 산은 지각판과 연관되어 있습니다. 이 유형의 화산에서는 한 판의 해양 지각이 해수 유입과 함께 다른 판 아래로 미끄러져 가스의 출구를 제한하는 더 끈적한 용암을 생성하고, 그 때문에 복합 화산은 더 격렬하게 분출되기 쉽습니다.

지각판이나 바닷물이 없는 금성에서 화산은 대부분 방패형입니다.[citation needed] 그럼에도 불구하고 금성에 있는 화산의 형태는 다릅니다. 지구에서 방패 화산은 해저에서 측정된 마우나케아의 경우 너비가 수십 킬로미터이고 높이가 최대 10킬로미터(6.2마일)에 이를 수 있습니다. 금성에서, 이 화산들은 수백 킬로미터의 면적을 차지할 수 있지만, 그것들은 평균 높이가 1.5 킬로미터 (0.93 마일)로 비교적 평평합니다. 큰 화산은 금성의 암석권을 아래쪽으로 휘어지게 하는데, 이는 금성의 거대한 수직 하중 때문이며, 이로 인해 건물 주변에 굴곡 해자나 고리 골절이 발생합니다.[8] 큰 화산 장치 하중은 또한 마그마 챔버가 실과 같은 패턴으로 파괴되어 표면 아래의 마그마 전파에 영향을 미칩니다.[9]

금성 표면의 또 다른 독특한 특징은 노배 ( 제방이나 그래번의 방사형 네트워크)와 거미류입니다. 초신성은 대량의 마그마가 표면으로 돌출되어 레이더에 반사되는 방사 능선과 해구를 형성할 때 형성됩니다. 이 제방들은 용암이 나온 중심점을 중심으로 대칭적인 네트워크를 형성하는데, 마그마 방의 붕괴로 인한 함몰도 있을 수 있습니다.

거미류는 마치 거미줄을 닮았다고 해서 붙여진 이름인데, 여러 개의 동심원이 마치 초신성과 비슷한 방사상 골절의 복잡한 그물망으로 둘러싸인 모습을 하고 있습니다. 거미류로 확인된 250여개의 특징들이 실제로 공통의 기원을 공유하는지, 아니면 서로 다른 지질학적 과정의 결과인지는 알려지지 않았습니다.[10]

최근 화산활동

금성의 화산 활동은 지난 250만 년 안에 이루어졌습니다. 그러나 최근까지 금성의 어떤 화산도 최근에 폭발했다는 절대적인 증거는 없었습니다. 최근 레이더 영상은 1,000개 이상의 화산 구조물과 용암 홍수에 의한 행성의 주기적인 재표면 가능성에 대한 증거를 보여줍니다. 레이더 영상 외에도 대기 상층부의 이산화황 가스량이 이례적으로 변화하는 등 화산 활동이 일어났다는 증거도 있습니다. 이산화황은 화산 가스의 중요한 구성 요소입니다. 하지만 대기 하층의 이산화황은 안정적으로 유지됩니다. 이것은 지구 대기의 변화가 구름 위의 이산화황 농도를 증가시켰다는 것을 의미할 수 있습니다. 비록 대기의 변화가 금성에서 폭발한 화산들이 있었다는 증거일 지라도, 그것들이 발생했는지 아닌지를 결정하는 것은 어렵습니다.[10] 2014년에 진행 중인 화산 활동에 대한 최초의 직접적인 증거가 발견되었는데, 이는 균열 지대인 가니스 차스마의 가장자리에 적외선 "플래시" 형태로 있는 것으로, 사파스 몬스 근처에서 발견되었습니다. 이 섬광들은 2008년과 2009년 연속 2~3일 동안 감지되었으며, 화산 폭발로 인해 방출된 뜨거운 가스나 용암에 의해 발생하는 것으로 생각됩니다.[11] 과학자들은 마아트몬스, 오자몬스, 사파스몬스, 이둔몬스 등 4개의 화산이 활동할 것으로 추정하고 있습니다.[12][13][14]

2020년, 스위스 국립 과학 재단과 나사의 지원을 받는 메릴랜드 대학의 연구는 금성의 코로나 중 37개가 지속적인 활동의 징후를 보인다는 것을 발견했습니다. 메릴랜드의 로랑 몬테시 교수는 "우리는 특정 구조물을 가리키며 '이것은 고대 화산이 아니라 오늘날 활동하고 있는 화산이며, 휴면 상태이지만 죽지는 않았습니다...'" 활성 코로나는 서로 가까이에 모여 있기 때문에 지질 조사 기구를 배치하는 것이 이제 더 쉬워질 것입니다.[15][16]

2023년 3월, 제54회 달 행성 과학 회의에서 한 팀이 금성 표면의 화산 활동에 대한 최초의 이미지를 공개했습니다. 이 발표는 마젤란 데이터의 서로 다른 주기(8개월 간격)에서 나온 두 개의 레이더 이미지로 구성되었으며, 이 이미지는 거의 2 평방 킬로미터 확장된 화산 분출구를 보여주었습니다.[17] 이 자료는 이번 발견 당시 30년 이상 된 자료입니다. 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이러한 확장이 이미지가 촬영된 각도로 설명될 수 없다는 것을 확인했고, 이는 변화가 구조적임이 분명하다는 것을 밝혀냈습니다.[17]

번개

금성의 번개는 화산 활동이나 대기 대류를 진단하는 역할을 할 수 있으므로 금성의 번개를 감지하는 데 약간의 노력을 기울였습니다.[18] 번개는 직접 관측되지 않았지만 가장 강력한 증거는 네 명의 베네라 착륙선 모두가 구름 아래에서 기록한 초저주파(VLF) 전파 방출입니다.[18] 일본의 우주왕복선 아카츠키호는 현재 여러 과학적 목적들 중에서 금성에서 보이는 번개를 찾고 있습니다.[19]

대기성 포스핀

2020년, 그리브스 등은 ALMA와 JCMT를 사용하여 금성의 대기에서 10억분의 1-5 부분의 포스핀 수치를 검출했습니다.[20] 파이오니어 금성의 역사적인 데이터도 포스핀의 검출 가능성을 보여줍니다.[21] 포스핀(PH3)은 금성 대기의 황산과 다음과 같은 상호 작용을 통해 포스핀(P3-)으로부터 유도됩니다.

2 P3− + 3 H2SO4 → 2 PH3 + 3 SO2−4

인화물은 철과 마그네슘 같은 금속에서 나오는데 금성의 맨틀에 대량으로 존재해야 합니다.[22] 포스핀은 70km 높이에서 검출됐는데, 이는 지구의 크라카타우나 옐로스톤의 폭발적인 규모의 화산 폭발을 의미합니다.[22][23] 이것의 의미는 금성이 최근 화산 활동을 경험했다는 것뿐만 아니라 지구의 섭입대에서 생성된 것과 유사한 수화된 용융물이 없음에도 불구하고 폭발적인 분출이 가능하다는 것입니다. 금성은 맨틀 안에 분류를 통해 농축될 수 있는 원시 물을 가지고 있을 것으로 생각됩니다.[24]

생물학적 활동은 금성 대기의 포스핀에 대한 대안적인 설명으로 제안되었지만, 이것은 다른 생물학적 특징이 없기 때문에 가능성이 낮습니다.[22] 또 다른 가설은 포스핀이 금성의 구름에서 생성될 수 있다고 말하지만, 이 과정은 금성에서 일반적으로 사용할 수 없는 물을 필요로 합니다.[22] 일부 과학자들은 발견된 포스핀 수치가 실제로 표시된 것만큼 높다고 의문을 제기합니다. 만약 포스핀이 1-5 ppb의 양으로 존재하고 맨틀에서 기원한다고 결정될 수 있다면, 그것은 폭발적인 화산 활동을 일으키기에 충분한 휘발성 물질을 포함하는 깊은 맨틀 플룸 시스템을 의미할 것입니다.[24]

탐험

2010년 수잔 E. 스므레카 등은 금성 익스프레스가 약 25만 년 전 또는 그 이하의 분화가 있었던 세 개의 화산을 관측했다고 발표했는데, 이는 금성이 용암 흐름에 의해 주기적으로 다시 표면화되고 있음을 시사합니다.[25][26] 그녀는 금성에 이 행성을 해명하기 위한 두 가지 임무를 제안했습니다. 비너스 오리진스 익스플로러(VOX)와 베리타스(VERITAS). 한편, 일본 우주선 아카츠키호는 2015년 12월부터 금성 궤도를 돌고 있으며, 적외선 카메라를 사용하여 활동적인 화산 활동을 스캔하는 것이 목표 중 하나이지만, 이를 수행해야 하는 적외선 감지기는 비교적 짧은 기간의 관찰 끝에 2016년 12월에 실패했습니다.[27][28]

2030년대에 VERITAS, DAVINCI, EnVision의 세 가지 미션이 시작될 것으로 예상되며, 이 모든 미션은 화산 활동을 감지하는 데 도움이 될 것입니다. VERITAS와 EnVision 모두 레이더 원격 감지를 사용하여 금성의 표면을 마젤란보다 10배 더 나은 해상도로 매핑할 것입니다.[29][30] 이러한 임무를 통해 다양한 기간에 걸쳐 지도를 작성할 수 있으며, 이는 현재 화산 활동의 더 많은 해상도와 증거를 보여줄 수 있습니다.

EnVision에는 VenSAR(Venus Synthetic Aperture Radar) 장비가 있어 해상도를 30m까지, 일부 지역에서는 최대 1m까지 매핑할 수 있습니다.[30] SRS(Subsurface Radar Sounder)는 표면을 1km까지 관통하여 행성의 내부 구조를 설명하는 데 사용할 수 있는 신호를 다시 수신합니다. 이것은 화산 구조물의 내부 작동에 대해 배우는 데 도움이 될 것입니다. VEM(Venus Emisivity Mapper)은 레이더에 추가되면 표면의 지형을 설명할 수 있는 적외선 파장으로 표면을 매핑합니다.

다빈치는 표면 지도를 작성하는 것이 아니라 대기를 분석할 것입니다. SO와2 다른 가스들의 분석은 최근 화산으로부터 가스를 배출하는 것에 대해 배우는 데 도움이 될 것입니다. 다빈치는 대기권으로 내려가 데이터를 수집하는 탐사선을 갖게 될 것입니다. 대기 분석은 최근 활발한 화산 활동이 발견된 것과 쌍을 이룰 수 있는 중요한 정보를 제공할 것입니다.

VERITAS에는 VEM(Venus Emissivity Mapper)과 VISAR(Venus Interferometric Synthetic Aperture Radar) 레이더도 장착됩니다.[29] 이것들은 금성의 표면에 있는 용암 대지와 화산을 지도로 나타낼 것입니다. 원래 2027년에 발사될 예정이었던 이 임무는 2030년까지 연기되었습니다. VERITAS가 원래 출시일을 다시 시작하면 VERTIAS와 EnVision 간의 데이터는 마젤란 데이터의 다양한 주기와 유사하게 쌍을 이루게 됩니다. 그런 다음 그들은 몇 년에 걸쳐 화산 변화를 볼 수 있는 기회를 갖게 됩니다.

금성의 화산 확인하기

금성에서 화산의 위치를 찾는 것은 1990년 마젤란 임무 동안 가능해졌습니다. 마젤란은 금성 표면의 95% 이상을 지도에 담았습니다.[31] 금성의 표면은 구름에 가려져 있지만 표면 특징은 합성 개구 레이더를 사용하여 지도를 만들 수 있습니다.[32] 이 지도에 의해 만들어진 일부 이미지는 화산의 식별을 돕는 금성 표면의 고도에 대한 투시도를 제공할 수 있습니다.[33] 발견된 화산 특징에는 홍수 용암, 건물 군집, 방패 화산, 화산 원뿔 및 화산 돔이 포함됩니다. 마젤란 임무 이후 금성 표면에서 확인된 화산 지형은 1,660개가 넘습니다.[31] 마젤란 데이터를 추가로 분석한 결과 85,000개 이상의 화산이 발견되었습니다.[34][35]

금성의 표면이 지도로 그려진 후, 캘리포니아 공과대학은 지도 이미지에서 화산을 자동으로 식별하는 알고리즘을 만들었습니다.[32] 확인된 모든 특징이 화산이라는 확신은 불가능하지만 표면 특징이 화산인지 아닌지에 대한 확신을 나타내는 범주 시스템이 개발되었습니다.[32] 이 알고리즘은 금성 표면의 30 km × 30 km 영역의 이미지를 조사하고 화산으로 간주되는 영역을 벡터로 재구성하여 일련의 방정식을 통해 처리합니다.[32] 이 알고리즘은 금성의 다른 지도 이미지에서 여러 화산을 식별하는 데 사용되었습니다.

과학자들은 또한 마젤란 미션의 이미지를 사용하여 금성의 화산 연대를 측정할 수 있습니다. 예를 들어, 지역 평원의 주름 능선을 조사하여 화산의 측면 경사면에 주름 능선이 없다면, 나이가 어린 것으로 간주됩니다.[33]

예

사이프 몬스

사이프 몬스 화산은 지름 350km, 높이 2km로 웨스턴 아이슬라 레지오 라이즈에 있습니다. 화산의 지도에 따르면, 중앙 칼데라 주변은 대부분 평평하고 주변을 둘러싼 많은 체인 구덩이가 있습니다.[36] 화산의 동쪽 지역에서는 용암이 주요 칼데라에서 인근의 더 작은 칼데라로 범람했습니다. 증거에 의하면 이 화산에서 측면 분출이 많이 있었다고 합니다. 이 화산 주변의 흐름장은 대부분 시트 흐름장입니다.

굴라 몬스

굴라 몬스 화산은 지름 460km, 높이 3.2km이며 웨스턴 아이슬라 레지오 라이즈에 있습니다. 굴라 몬스는 방패 화산으로 여겨집니다.[37] 이 화산은 화산의 봉우리로 둘러싸인 중앙 건물을 가지고 있습니다. 지도에 따르면 이 화산에는 용암으로 부분적으로 채워진 여러 개의 칼데라 구덩이가 있습니다.[36]

Kunapipi Mons

쿠나피피 몬스 화산의 지름은 580km, 높이는 2.5km이며, 주노 차스마 협곡에 있습니다. 화산의 정상은 긴 고원 지역입니다. 이 화산의 주요 건물은 많은 짧은 흐름으로 구성되어 있으며 이러한 흐름의 대부분은 시트 흐름입니다.

참고 항목

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참고문헌

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