▲NASA

토성 탐사선 카시니-하위헌스가 근적외선 분광기로 촬영한 타이탄 표면 합성 이미지. 액체 메테인과 에테인으로 이뤄진 바다는 타이탄의 극지방에 위치한다.

그동안의 추정과 달리, 토성의 최대 위성인 타이탄 내부에 거대한 바다가 없을 가능성이 제기됐다. 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)가 주도한 국제 공동연구팀은 2025년 12월 18일, 국제학술지 ‘네이처’에 타이탄 내부에 바다 대신, 고압 얼음층 내 부분적인 액체 웅덩이가 ‘슬러시’ 상태로 존재할 수 있다는 연구를 발표했다. doi: 10.1038/s41586-025-09818-x

토성의 중력에 의해 타이탄은 주기적으로 잡아당겨져 변형된다. 이 변형 에너지로 타이탄 내부에는 메테인과 에테인이 액체로 존재할 것으로 추정됐다. 평균 온도가 약 영하 179°C인 타이탄 표면에 단단한 얼음이 있고, 그 아래에 전 행성 규모의 바다가 있다는 가정이었다. 하지만 최근 모델링 결과에서 데이터가 제시한 물리적 특성은 이와 일치하지 않았다.

공동연구팀은 1997년 발사된 토성 탐사선 카시니 하위헌스가 남긴 타이탄 데이터를 다시 정밀하게 분석했다. 타이탄이 토성의 중력으로 얼마나 변형되는지, 또 변형은 어느 정도 시간의 차이를 두고 이뤄지는지를 살폈다. 그 결과, 타이탄 내부에서는 약 3-4테라와트(TW·1조 와트) 규모의 에너지를 소모하는 것으로 드러났다. 내부에 바다가 있을 것으로 가정한 것에 비해, 변형될 때 너무 많은 에너지를 소모하고 있었다.

연구팀은 타이탄 내부 전역에 액체 바다가 아닌, 슬러시같은 질감을 가진 고압 휘발성 얼음층이 있다고 가정하면 이 문제가 풀린다고 설명했다. 그러면 얼음층이 가진 점성과, 변형될 때 생기는 마찰력에 의해 에너지 소모가 많아졌다고 설명할 수 있다. 이 고압 얼음층에는 부분적인 액체 웅덩이가 존재할 가능성도 있다.

연구에 참여한 밥티스트 주르노 미국 워싱턴대 지구우주과학과 교수는 “이번 연구 결과는 타이탄에서 어떤 종류의 생명체를 발견할 수 있을지뿐만 아니라, 생명에 필요한 에너지와 영양분과 에너지가 어떤 방식으로 제공될지 알려준다는 면에서도 중요한 의미가 있다”고 설명했다.