회색빛 표면 위를 장식한 이상한 모양의 붉은 다각형. 지난해 7월 발사된 유주탐사선 ’뉴호라이즌스’ 호가 명왕성의 새로운 모습을 보내왔다. 명왕성 지질활동의 핵심이 되는 적도 부근 스푸트니크 평원의 모습이다.

과학저널 ‘네이처’는 이번 주 표지 논문으로 명왕성의 표면을 상세히 분석한 연구 논문 2편을 나란히 실었다.

스푸트니크 평원 표면의 대부분은 질소 가스로 구성돼 있다. 불규칙적인 다각형 모양의 표면은 직경이 수십㎞에 이르며 가장자리에 비해 중심부가 수십m 가량 융기돼 산 같은 모양을 하고 있다.

스푸트니크평원은 약한 고체로 구성돼 있고 녹는점도 63도 정도여서 구조적으로 불안정하다. 그렇기 때문에 대류가 일어나면 지속적으로 그 표면의 모습을 달라지는 것으로 알려졌다. 하지만 현재까지 표면 모습을 형성하는 과정이 명확하게 밝혀지진 않았다.

이번 주 ‘네이처’에 실린 2편의 논문은 변화하는 다각형 지형의 형성과정에 대해서 나란히 분석하고 있지만 각각 서로 다른 분석을 내왔다.

알렉산더 트로우브릿지 미국 퍼듀대 교수팀은 대류모델을 통해 명왕성 지형의 비밀을 설명했다. 질소 얼음이 지속적으로 대류하며 수백만 년 지난 결과 그 두께가 수㎞ 이상이 될 것으로 추정했다. 뉴호라이즌스호의 탐사 결과 불안정한 질소 층의 활발한 대류의 흔적을 발견했으며, 이것이 표면 모양을 형성하는 비밀이라고 설명했다.

윌리엄 맥키넌 미국 워싱턴대 교수팀은 명왕성 표면 이미지 분석을 통해 이상인 질소 층이 거대한 너비로 존재하고 있다고 분석했다. 표면의 온도에 따라 질소 층이 서로 다른 속도로 대류하며 속도가 느린 지역에서는 더 넓게, 빠른 지역에서는 더 깊게 대류하며 3~6㎞의 표면 높이 차이를 만든다는 설명이다. 또 이 과정은 다른 왜소행성인 카이퍼벨트에서도 유사한 과정이 일어날 것이라고 발표했다.

윌리엄 교수는 “명왕성의 대기는 1년에 수㎝ 이동할 정도로 매우 느리게 대류한다”며 “명왕성의 표면을 분석하면 태양계 행성이 형성됐던 과정을 유추할 수 있을 것”이라고 말했다.