NASA 주도 연구팀, 새 방법으로 지구 질량중심 이동 측정

사이언스데일리에 따르면 지구의 질량중심은 완전히 정지해 있지 않다. 물과 얼음, 공기가 계절에 따라 지구 곳곳을 이동하면서 충분한 무게를 재분배해, 질량중심은 지구의 기하학적 중심을 기준으로 1인치의 몇 분의 일만큼 앞뒤로 밀려난다. 보고서에 따르면 NASA 과학자들이 이 움직임을 추적하는 이유는 질량중심이 위성 항법과 지표 고도 측정의 기준점이기 때문이다.

사이언스데일리에 따르면 미국 남부 캘리포니아에 있는 NASA 제트추진연구소가 이끈 연구진은 이러한 계절적 이동을 높은 정밀도로 측정하기 위한 방법을 개발했다. 이들의 기법과 결과는 Geophysical Journal International에 게재된 연구에 설명돼 있다. 이 연구는 녹는 눈, 움직이는 바닷물, 겨울의 밀도 높은 공기가 지구 표면 전반에 걸쳐 대량의 질량을 어떻게 재분배하는지 보여준다.

이 움직임의 정확한 크기를 밝혀내는 것은 어려운 일로 드러났다. 보고서에 따르면 2017년과 2023년에 나온 가장 최근의 국제 추정치 두 개는 0.27인치(7밀리미터) 차이를 보이는데, 이는 대략 니켈(5센트 동전) 세 개를 쌓은 높이와 비슷하다. 이 불일치는 과학자들이 측정하려는 움직임의 크기와 거의 맞먹는다.

과학자들은 오랫동안 위성을 이용해 지구 질량중심을 찾아왔다. 보고서에 따르면 1976년과 1992년에 발사된 두 개의 고밀도 금속 위성인 레이저 지구역학위성 LAGEOS 1·2는 바로 그 목적을 위해 만들어졌다. 이들은 반사 프리즘으로 덮인 900파운드(408킬로그램)짜리 디스코 볼을 닮았으며, 20개국 이상에 흩어져 있는 지상국이 이들을 향해 레이저를 쏘고 돌아오는 신호를 측정한다.

이 방법의 한 가지 과제는 레이저 추적국이 지구 전역에 고르게 분포해 있지 않다는 점이다. 사이언스데일리에 따르면 새 접근법은 레이저 측정값을 GPS 추적과 지구 저궤도에 있는 여러 위성의 궤도 정보와 결합해 연구자들이 추적할 수 있는 물체의 범위를 넓혀준다. 또한 물과 얼음의 무게 변화가 지구 지각을 휘게 하는 방식을 고려하는데, 이는 지상국 아래의 지표가 움직이면서 지상국 자체도 약간 이동한다는 것을 의미한다.

아거스는 JPL 위성궤도결정팀, 네바다대학교, 몬태나대학교, 독일 헬름홀츠 지구과학연구센터의 과학자들과 함께 이 기법을 개발했다. 아거스는 "우리는 이제 지구 질량중심이 매년 앞뒤로 움직이는 크기를 8년 전에 우리가 믿었던 것의 약 절반으로 추정하고 있다"고 말했다.