목성 오로라에서 새로운 플라즈마 파동 발견…지구와 전혀 다른 모습

목성의 북극 오로라에서 지구에서는 기록된 적 없는 새로운 플라즈마 파동이 관측됐다. 희박한 극지 플라즈마와 강력한 자기장이 만들어낸 이 파동은 주파수가 비정상적으로 낮아, 입자들을 천천히 끌어내리며 대기와 상호작용한다. 지구 오로라에서 볼 수 있는 빠른 파동과는 성격이 달라, 목성 오로라의 독특한 구조를 드러낸다.

주노가 포착한 낯선 플라즈마 파동

미국 미네소타대 연구진은 NASA 주노(Juno) 탐사선이 전송한 데이터를 분석해 목성 북극 오로라에서 지구에서는 관측되지 않았던 플라즈마 파동을 확인했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 실렸다.
지구 오로라는 초록·보라빛으로 보이지만, 목성에서는 자외선·적외선 영역에서만 감지된다. 이는 목성의 에너지 환경이 지구와 근본적으로 다름을 보여준다.

연구팀은 오로라를 일으키는 플라즈마 파동에 주목했다. 목성 극지의 플라즈마는 밀도가 매우 낮고, 자기장은 태양계에서 가장 강력하다. 이런 조건에서 나타난 파동은 초저주파 영역에 속했으며, 지구에서 관측된 파동과는 다른 성격을 띠었다. 로버트 라이색 교수는 “목성의 강력한 자기장이 파동의 주파수를 지구에서는 볼 수 없는 낮은 수준으로 떨어뜨린다”고 설명했다.

자기장이 만든 오로라의 다른 모습

분석 결과 목성 오로라는 지구처럼 고리 모양으로 나타나지 않았다. 복잡한 자기장이 입자를 북극 상공으로 직접 끌어내려, 극 전체가 오로라로 뒤덮이는 형태였다. 이는 목성이 태양계에서 가장 강력하면서 동시에 복잡한 자기장을 가진 행성임을 보여준다.

이번 발견은 목성의 특수한 오로라를 이해하는 데 그치지 않고, 행성 자기장과 태양풍이 상호작용하는 방식을 밝히는 단서를 제공한다. 이는 지구 자기장이 태양 방사선으로부터 생명을 어떻게 보호하는지 규명하는 연구에도 도움이 될 전망이다. 연구진은 주노 탐사선이 보내올 추가 데이터를 통해 목성 오로라 파동의 생성 과정과 진화를 더 구체적으로 밝혀낼 계획이다. 연구에는 미네소타대 알리 술레이만·로버트 라이색 교수, 세이디 엘리엇 연구원과 아이오와대, 사우스웨스트연구소 연구진이 참여했다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

참고 논문: R. L. Lysak et al, New Plasma Regime in Jupiter’s Auroral Zones, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/fn63-qmb7

자료: Physical Review Letters