카론

카론(Charon)은 왜소행성 명왕성(Pluto)의 가장 큰 위성이다. 소행성명은 134340 명왕성 I(134340 Pluto I)이다. 카론은 모행성인 명왕성 크기의 절반에 미치는 예외적인 위성이다. 이 때문에 명왕성-카론을 이중행성(double-planet)으로 보기도 한다. 지구의 달과 같이 항상 같은 면이 명왕성을 향하고 있다.

뉴허라이즌스 탐사선이 관측한 카론(출처: )

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1978년 미국의 천문학자 제임스 크리스티가 명왕성을 관측하던 중 발견했다(그림 1). 그는 명왕성의 궤도를 보다 정밀하게 측정하기 위해 명왕성을 지속적으로 관측했는데, 망원경으로 보이는 명왕성이 자전에 따라 길쭉해졌다가 점상으로 돌아오는 것처럼 보이기를 되풀이한다는 사실을 발견하고 이로부터 위성 카론의 존재를 알아냈다.

카론이라는 이름은 그리스 신화에 나오는 저승의 강 아케론의 뱃사공 이름에서 따온 것으로, 모행성인 명왕성이 죽음과 지하세계를 관장하는 신의 이름을 따른 데에서 착안했다.

그림 1. 카론 발견 당시의 명왕성 관측자료. 왼쪽 사진에서만 카론이 명왕성과 함께 보인다.(출처: )

반지름이 606 km로, 명왕성 크기의 0.51이나 되며, 왜소행성 세레스보다도 크며 ,다른 위성들보다 압도적으로 크다(그림 2). 명왕성과의 거리는 불과 19,600 km, 명왕성 크기의 8.5배 거리에 지나지 않는다. 질량은 약 1.586×10²¹ kg으로 명왕성의 0.12배에 달한다. 카론과 명왕성은 상호 조석 고정(mutual tidal locking)되어 있어 카론의 같은 면이 항상 명왕성을, 명왕성의 같은 면이 항상 카론을 향하고 있다. 6.39일에 한 번씩 공통질량 중심을 공전한다.

그림 2. 명왕성의 다섯 위성들의 크기 비교 (출처: )

카론의 표면은 산과 협곡으로 울퉁불퉁하다. 협곡의 깊이는 보통 5-10 km에 달하며, 이러한 지형이 1000 km 이상 이어지기도 한다. 지각판이 어긋난 흔적도 있어 과거 큰 지각변동을 겪은 것으로 보인다. 얼음 간헐천(cryogeyser)과 얼음화산(cryovolano)이 있을 것으로 추정된다. 북반구에 비해 충돌구가 적다는 사실로부터 남반구에는 비교적 최근에 지질활동이 일어났다는 것을 짐작할 수 있다.

그림 3. 카론(왼쪽 위)과 명왕성(오른쪽 아래) 표면의 색과 밝기 비교 (출처: )

저위도 지역이 밝고 극지방으로 갈수록 어두워지는 경향이 있다. 북극 지방의 넓고 어두운 모르도르(Mordor) 지역은 명왕성의 저위도 지역과 비슷한 붉은 빛을 띤다(그림 3). 표면온도가 -258°C에 달하는 겨울에는 질소, 일산화탄소, 메탄과 같은 기체가 응축되어 있다가 햇빛을 받으면 반응해 유기화합물을 만든다. 한편 태양과 가까워져 표면온도가 -213°C까지 올라가는 여름에는 다시 휘발성 물질이 날아가 버리는 과정이 수백만 년 동안 반복되었다. 그 결과 현재 우리가 보는 불투명한 얼음 지각층이 형성되었을 것으로 생각된다.