-천문학자들의 줄자 '우주 거리 사다리’(2) 삼각법으로 알아낸 태양계의 크기 달까지의 거리를 자로 재듯이 정확하게 측정한 히파르코스의 후예는 무려 1,800년 뒤에야 나타났다. 이탈리아 출신의 천문학자 조반니 카시니가 그 주인공으로, 그가 발견한 토성의 카시니 간극으로 우리에게도 낯익은 사람이다. 1625년 니스에서 태어난 카시니는 일찍이 천재성을 유감없이 발휘하여 겨우 25살 나이에 볼로냐 대학의 천문학 교수가 되었다. 그는 특히 행성 관측에 남다른 열정을 쏟아, 1665년 목성의 대적반 변화를 관찰, 목성의 자전주기가 9시간 56분임을 밝혔고, 이듬해에는 비슷한 방법으로 화성의 자전주기가 24시간 40분임을 확인했다. 카시니가 태양까지의 거리를 재겠다는 야심찬 계획에 도전한 것은 그가 프랑스 루이 14세의 초청을 받아 파리 천문대장에 취임, 거금을 마음껏 사용할 수 있게 된 최초의 천문학자가 되었을 때였다. 당시 태양과 각 행성들 간의 거리는 케플러의 제3법칙, 행성과 태양 사이의 거리의 세제곱은 그 공전주기의 제곱에 비례한다는 공식에 의해 상대적인 거리는 알려져 있었지만, 실제 거리가 알려진 게 없어 태양까지의 절대 거리를 산정하는 데는 쓸모가 없었다. 카시니는 먼저 화성까지의 거리를 알아내고자 했다. 방법은 역시 시차(視差)를 이용한 삼각법이었다. 시차를 알고 두 지점 사이의 거리, 곧 기선의 길이를 알면 그것을 밑변으로 하여 삼각법을 적용해서 목표물까지의 거리를 구할 수가 있다. 이 기법은 이미 1,900년 전 히파르코스가 38만km 떨어진 달까지의 거리를 측정하는 데 써먹은 방법이었다. 그러나 좀더 멀리 떨어져 있는 천체와의 거리를 정확하게 재기 위해서는 좀더 긴 기선이 필요하다. 　카시니는 먼저 제1단계로 시차를 이용해 화성까지의 거리를 구하기로 했다. 마침 화성이 지구에 접근하고 있었다. 이는 곧 큰 시차를 얻을 수 있는 기회임을 뜻한다. 1671년, 카시니는 조수 장 리셰르를 남아메리카의 프랑스 령 기아나의 카옌으로 보냈다(기아나는 ‘빠삐용’에 나오는 유명한 유형지 악마의 섬이 있는 곳이다). 파리와 카옌 간의 거리 9,700km를 기선으로 사용하기 위해서였다. 리셰르는 화성 근처에 있는 몇 개의 밝은 별들을 배경으로 해서 화성의 위치를 정밀 관측했고, 동시에 파리에서는 카시니가 그와 비슷한 측정을 해서 화성의 시차를 구했다. 계산 결과는 놀랄 만한 것이었다. 화성까지의 거리는 6400만km라는 답이 나왔다. 이 수치를 ‘행성의 공전주기의 제곱은 행성과 태양 사이 평균 거리의 세제곱에 비례한다’는 케플러의 제3법칙에 대입하니 지구에서 태양까지의 거리는 1억 4000만km로 나왔다. 이것은 실제값인 1억 5000만km에 비하면 오차 범위 7% 안에 드는 훌륭한 근사치였다. 오차는 화성의 궤도가 지구와는 달리 길죽한 타원인 데서 생겨난 것이었다. 어쨌거나 이는 태양과 행성, 그리고 행성 간의 거리를 최초로 밝힌 의미 있는 결과로, 인류에게 최초로 태양계의 규모를 알려주었다는 점에서 특기할 만한 일이었다. 당시 태양계는 토성까지로, 지구-태양 간 거리의 약 10배였다. 이로써 인류는 태양계의 크기를 최초로 알게 되었다. ‘광속’도 천문이 알려준 것이다 태양-지구간 거리는 천문학에서 ‘천문단위’(Astronomical Unit 또는 AU)라 하며, 태양계를 재는 잣대로 쓰인다. 천문단위는 단지 길이의 단위일 뿐만 아니라 천문학에서 중요한 상수이다. 태양계 내의 행성이나 혜성 등의 천체 사이의 거리는 천문단위를 이용함으로써, 취급하기 쉬운 크기의 값으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 화성이 지구에 가장 가까이 접근할 ​​때, 화성과 지구 사이의 거리는 0.37AU 정도이고, 태양에서 토성까지는 약 9.5AU, 가장 먼 행성 해왕성까지는 약 30AU가 된다. 30AU부터 100AU까지에는 명왕성을 비롯한 태양계 외부 천체가 분포하고 있다. 태양계의 경계이며 혜성의 고향이라고 여겨지는 ‘오르트 구름’은 수만 천문단위에 걸쳐져 있으며, 천문단위가 사용되는 한계이다. 빛이 8분 20초를 달리는 거리인 1AU, 곧 1억 5000만km는 시속 100km의 차로 밤낮 없이 달려도 170년이 걸리는 엄청난 거리지만, 우주를 재기에는 턱없이 작은 단위다. 그래서 별이나 은하까지 거리를 재는 데는 광년(Light Year 또는 LY)을 쓴다. 빛이 1년간 달리는 거리로, 약 10조km쯤 된다. 그런데 카시니 시대에 이르도록 빛이 입자인지 파동인지, 또는 속도가 있는 건지 무한대인지 알려지지 않고 있었다. 인류에게 빛이 속도가 있다는 사실을 알려준 것도 역시 ‘천문’이었다. 카시니는 갈릴레이가 발견한 목성의 4개 위성에 대한 운행표를 계산했는데, 이것은 해상에서의 경도(經度) 결정에 중요한 자료가 되었다. 이의 보정을 위해 카시니는 제자인 덴마크 출신 올레 뢰머에게 목성의 위성을 관측하는 임무를 맡겼다. 그는 1675년부터 목성에 의한 위성의 식(蝕)을 관측하여, 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워질 때는 이론치에 비해 짧고, 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 목성의 제1위성 이오의 식을 관측하던 중 이오가 목성에 가려졌다가 예상보다 22분이나 늦게 나타났던 것이다. 그 순간, 그의 이름을 불멸의 존재로 만든 한 생각이 번개같이 스쳐지나갔다. “이것은 빛의 속도 때문이다!” 이오가 불규칙한 속도로 운동한다고 볼 수는 없었다. 그것은 분명 지구에서 목성이 더 멀리 떨어져 있을 때, 그 거리만큼 빛이 달려와야 하기 때문에 생긴 시간차였다. 뢰머는 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 지구 궤도 반지름은 이미 카시니에 의해 1억 4천만km로 밝혀져 있는만큼 빛의 속도 계산은 어려울 게 없었다. 그가 계산해낸 빛의 속도는 초속 21만 4,300km였다. 오늘날 측정치인 29만 9,800km에 비해 28%의 오차를 보이지만, 당시로 보면 놀라운 정확도였다. 무엇보다 빛의 속도가 무한하다는 기존의 주장에 반해 유한하다는 사실을 최초로 증명한 것이 커다란 과학적 성과였다. 이는 물리학에서 획기적인 기반을 이룩한 쾌거였다. 1676년 광속 이론을 논문으로 발표한 뢰머는 하루아침에 광속도 발견으로 과학계의 스타로 떠올랐다. 제자가 잘되는 꼴을 못 보는 카시니는 가만 있지 않았다. 그는 이오가 늦게 나타나는 것은 그 자체의 궤도가 불규칙하기 때문이라고 주장하며 제자를 깎아내렸다. 목성 위성을 수도 없이 보아왔던 카시니는 자신은 왜 그런 생각을 못했는지 한탄했을지도 모른다. 그러나 진실은 감추어지지 않는 법이다. 빛의 입자설을 내세웠던 뉴턴과, 그에 맞서 파동설을 내세웠던 하위헌스가 모두 뢰머를 지지하고 나서자 카시니의 주장은 자연 무시되고 말았다. 우주에서 광속보다 빠른 것은 없다. 그러나 이 광속으로도 우주의 크기를 재기에 버거울 만큼 우주는 광대하다. 3000억 개의 별들이 버글거리고 있는 우리은하지만, 별들과의 평균 거리는 약 4광년이다. 그러니 다른 은하와 충돌하더라도 별들끼리 부딪힐 확률은 아주 낮다. 동해 바다에서 미더덕 두 개가 우연히 부딪힐 확률과 비슷하다. 그래서 어떤 천문학자는 별들 사이의 아득한 거리에는 신의 배려가 깃들어 있다고 표현했다. 태양에서 가장 가까운 별은 센타우리 프록시마란 별인데, 거리는 4.2광년이다. 빛이 거기까지 갔다오는 데 8년이 걸린다는 뜻이다. 바로 이웃에 다녀오는 데 8년이 걸린다면 광속도 우주에 비하면 달팽이 걸음과 다를 게 없다. 한편, 카시니는 행성관측에 매진해, 토성 근처에서 4위성을 발견하고, 토성 고리에서 이른바 카시니 간극을 발견하는 등, 천문학사에 뚜렷한 발자국을 남기고 1712년 생을 마감했다. 향년 87세. 그의 이름은 1997년에 발사된 토성 탐사선 ‘카시니-하위헌스 호’와 화성의 지명에 남아 있다. 그가 죽은 지 13년 뒤인 1725년, 영국의 천문학자 브래들리가 광행차(光行差)를 발견하여 빛의 속도가 유한함을 결정적으로 증명함으로써 뢰머의 광속 이론은 완전히 입증되었다. 지하의 카시니도 그제야 제자의 업적을 인정해줬을까? ​중학교 중퇴자가 최초로 별까지 거리를 쟀다 별까지의 거리를 재려면 시차를 알아야 한다. 그러면 지구 궤도 반지름을 기선으로 삼아 별까지의 거리를 계산해낼 수 있다. 이 궤도 반지름을 기선으로 삼는 별의 시차를 연주시차라 한다. 다시 말하면, 어떤 천체를 태양과 지구에서 봤을 때 생기는 각도의 차이를 연주시차라는 말이다. ​‘연주(年周)’라는 호칭이 붙는 것은 공전에 의해 생기는 시차이기 때문이다. 실제로 연주시차를 구할 때, 관측자가 태양으로 가서 천체를 관측할 수 없기 때문에, 지구가 공전궤도의 양끝에 도달했을 때 관측한 값을 1/2로 나누어 구한다. 이것만 알면 삼각법으로 바로 목표 천체까지의 거리를 계산할 수 있다. 1543년, 코페르니쿠스가 지동설을 발표한 이래, 천문학자들의 꿈은 연주시차를 발견하는 것이었다. 지구가 공전하는 한 연주시차는 없을 수 없는 것이다. 그것이 지구 공전에 대한 가장 확실하고도 직접적인 증거이기 때문이다. 그러나 그후 3세기가 지나도록 수많은 사람들이 도전했지만 연주시차는 난공불락이었다. 불세출의 관측 천문가 허셜도 평생을 바쳐 추구했지만 끝내 이루지 못한 것이 연주시차의 발견이었다. 그도 그럴 것이, 가장 가까운 별들의 평균 거리가 10광년으로 칠 때, 약 100조km가 되는데, 기선이 되는 지구 궤도의 반지름이라 해봐야 겨우 1.5억km이다. 무려 1,000,000 대 3이다. 어떻게 그 각도를 잴 수 있겠는가. 그야말로 극한의 정밀도를 요구는 대상이다. 코페르니쿠스가 지동설을 발표한 지 거의 300년 만에야 이 연주시차를 발견한 천재가 나타났다. 놀랍게도 중학교를 중퇴하고 천문학을 독학한 프리드리히 베셀이 바로 그 주인공이다. 이 천재는 삶의 내력도 재미있을 뿐 아니라, 인간적으로도 매력적인 점이 많은 사람이었다. 베셀의 최대 업적이 된 연주시차 탐색은 그가 쾨니히스베르크 천문대 대장으로 있을 때인 1837년부터 시작되었다. 별들의 연주시차는 지극히 작으리라고 예상됐던만큼 되도록 가까운 별로 보이는 것들을 대상으로 선택해야 했다. 고유 운동이 큰 별일수록 가까운 별임이 분명하므로 베셀은 가장 큰 고유운동을 보이는 백조자리 61을 목표로 삼았다. 이 별은 5.6등으로 어두운 편이라 아무도 주목하지 않았던 것을 베셀이 굳이 선택한 것이다. 베셀은 1837년 8월에 백조자리 61의 위치를 근접한 두 개의 다른 별과 비교했으며, 6달 뒤 지구가 그 별로부터 가장 먼 궤도상에 왔을 때 두 번째 측정을 했다. 그 결과 배후의 두 별과의 관계에서 이 별의 위치 변화를 분명 읽을 수 있었다. 데이터를 통해 나타난 백조자리 61번별의 연주시차는 약 0.314초각이었다. 이 각도는 빛의 거리로 환산하면 약 10.28광년에 해당한다. 실제의 10.9광년보다 약간 작게 잡혔지만, 당시로서는 탁월한 정확도였다. 이 별은 그후 ‘베셀의 별’이라는 별명을 얻게 되었다. 지구 궤도 지름 3억km를 1m로 치면, 백조자리 61은 무려 30km가 넘는 거리에 있다는 말이다. 그러니 그 연주시차를 어떻게 잡아내겠는가. 그 솜털 같은 시차를 낚아챈 베셀의 능력이 놀라울 따름이다. 이 10광년의 거리는 사람들을 경악케 했다. 그러나 그 거리 또한 알고 보면 솜털 길이에 지나지 않다는 사실을 머지않아 우리는 알게 된다. 천왕성을 발견한 윌리엄 허셜의 아들이자 런던 왕립천문학회 회장인 존 허셜 경은 베셀의 업적을 이렇게 평했다. “이것이야말로 실제로 천문학이 성취할 수 있는 가장 위대하고 영광스러운 성공이다. 우리가 살고 있는 우주는 그토록 넓으며, 우리는 그 넓이를 잴 수 있는 수단을 발견한 것이다.” ​베셀의 연주시차 측정은 우주의 광막한 규모와 지구의 공전 사실을 확고히 증명한 천문학적 사건으로 커다란 의미를 갖는다. 별들의 거리에 대한 측정은 천체와 우주를 물리적으로 탐구해나가는 데 필수적인 요소라는 점에서 독학자 베셀은 천문학의 새로운 길을 열었던 것이다. 　이광식 통신원 joand999@naver.com　　　

'신비의 행성' 토성은 아름답고 환상적인 고리만 가지고 있는 것은 아니다. '달 부자' 라는 수식어가 붙을 만큼 토성은 무려 50개 이상의 달(위성)도 가지고 있다. 지난 28일(현지시간) 유럽우주기구(ESA)가 길쭉한 외양에 구멍이 송송 뚫린 특이한 모습의 달 사진을 공개해 관심을 끌고있다. 못생긴 감자, 고구마, 스폰지 등 다양하게 비유되는 이 천체의 이름은 바로 토성의 달 '히페리온'(Hyperion)이다. 우리에게 다소 생소한 히페리온은 최대 지름이 410km 정도의 비구형 천체로 표면에는 수많은 크레이터가 존재한다. 이는 다른 천체와의 충돌로 생긴 것으로 보이는데 이 때문에 히페리온은 희한하게 공전주기와 자전주기가 일치하지 않는다. 일반적으로 태양계 행성의 달들은 공전주기와 자전주기가 일치하는데 이같은 이유로 지구에 사는 우리는 달의 앞면 만을 본다. ESA가 28일 공개한 이 사진은 사실 지난 2005년 토성 탐사선 카시니호가 촬영한 것으로 과거 미 항공우주국(NASA)도 공개한 바 있다. 촬영 당시 카시니호는 히페리온과 6만 2000km 떨어진 거리에서 이 사진을 촬영했으며 픽셀당 크기는 362m다. ESA 측은 "히페리온은 바위와 얼음으로 이루어진 것으로 보인다" 면서 "표면의 모습이 두드러져 보이기 위해 불그스름한 색깔을 완화했다"고 밝혔다. 사진= NASA/JPL/Space Science Institute　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“허블이 모든 교과서를 다시 쓴 것처럼, 제임스웹 역시 다시 쓰게 될 것” 우주의 놀랍고 아름다운 모습을 우리에게 보여준 허블 우주망원경이 25주년을 맞이했다. 하지만 미국항공우주국(NASA)은 외계 생명체의 탐색을 위해 우주의 깊은 곳까지 들여다볼 수 있는 더 강력한 망원경을 필요로 하고 있다. NASA는 허블 망원경보다 성능이 100배 뛰어난 ‘제임스웹 우주망원경’(JWST)이 우리의 염원을 이룰 뿐만 아니라 빅뱅 후 2억 년이 지난 초기 우주의 모습을 볼 수 있을 것으로 기대한다. NASA는 제임스웹을 ‘135억 년 전 초기 우주의 암흑 속에서 탄생하고 있는 최초의 별과 은하를 들여다보기 위해 적외선 시야를 가진 강력한 타임머신’이라고 묘사했다. 제임스웹을 만들고 발사하는데 드는 총비용은 애초 35억달러(약 3조8000억원)였으나 최근 88억달러(약 9조5000억원)까지 늘어났다. 하지만 NASA는 이 차세대 망원경이 오는 2018년 10월부터 허블의 뒤를 이을 수 있을 것으로 내다본다. 제임스웹의 책임과학자인 마크 클렘핀 박사는 “제임스웹의 실제 임무는 우주에서 초기 은하를 찾는 것”이라면서 “또 그 능력을 사용해 우주의 매우 어두운 부분에서도 별이 탄생하는 모습을 볼 수 있을 것”이라고 말했다. 제임스웹의 중량은 허블의 절반 수준인 6.4t이지만, 주 반사경을 베릴륨으로 제작해 지름을 6.5m까지 늘였다. 이는 2.4m인 허블의 2.5배에 달한다. 유럽우주국(ESA)과 캐나다우주국(CSA) 등이 참여한 제임스웹에는 4개의 주요 관측 장비가 실린다. 근적외선 카메라와 근적외선 분광기, 중적외선 장비, 미세유도 센서로 각 장비는 통합 과학장비 모듈에 장착된다. 제임스웹의 장비탑재를 담당하고 있는 매트 그린하우스 박사는 적외선 능력을 통해 먼 천체를 관측하고 카메라 셔터를 오랜 시간 개방 상태로 유지할 수 있다고 설명한다. 그린하우스 박사는 “제임스웹의 집광력은 허블보다 70배 더 좋다. 따라서 거대한 주경과 적외선 능력을 조합하면 우주의 서사시와 같은 과거 모습을 볼 수 있을 것”이라고 말했다. 제임스웹은 또 물이 있을 것으로 추정되는 외계행성을 찾아 우주 어딘가에 있을 외계 생명체를 탐색하는 데 이용된다. 이미 2009년 발사된 NASA의 케플러 우주망원경이 천문학자들을 위한 수천 개의 외계행성을 확인했지만, 제임스웹은 외계 생명체 탐사를 위한 연구를 더욱 추진할 수 있을 것이다. 그린하우스 박사는 “제임스웹은 생명의 증거가 되는 외계행성의 대기에서 생물학적 특징을 찾을 가능성이 높다”며 “내부에는 광학적으로 외계행성의 대기를 연구할 수 있는 장비와 센서가 있어 대기의 구성을 이해할 수 있다”고 말했다. 이어 “생명체 탐색에 큰 진전을 이루게 될 것”이라고 덧붙였다. 제임스웹은 허블이 지상 610km 상공을 공전하는 것과 달리 지구에서 150만 km 떨어진 라그랑주점 ‘L2’를 돌게 된다. 이는 지구와 달 사이의 거리보다 4배 더 먼 거리로 지구의 중력이 미치지 않아 빛의 왜곡이 없다. 또 태양이 항상 지구 뒤에 가려 태양 빛의 방해 없이 먼 우주를 볼 수 있고 망원경에 설치되는 가림막은 지구와 달에서 반사되는 빛도 막아준다. 제임스웹은 오는 2018년 10월 프랑스령 기아나 우주센터에서 ESA의 로켓 아리안 5호에 실려 우주로 떠날 예정이다. 그린하우스 박사는 “허블이 모든 교과서를 다시 쓴 것처럼 제임스웹 역시 다시 쓰게 될 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-달 표면의 용암 지형 분석 발표 달 표면은 황량하기 이를 데 없는 암석과 분화구, 모래로 이뤄져 있다. 아무래도 사람이 살만한 장소는 아니다. 그런데 그 아래는 어떨까? 현재까지 달 지하에 대해서는 잘 모르는 부분들이 많다. 미국 퍼듀대학의 제이 멜로쉬(Jay Melosh) 교수는 지난달 열린 ‘달 및 행성 과학 학회’(Lunar and Planetary Science Conference)에서 달 표면 아래 지하에는 거대한 용암 동굴(Lava tube)이 있을지도 모른다고 주장했다. 현재는 달의 내부가 거의 식은 상태로 생각되지만, 달 역사의 초창기에는 활발한 화산 활동과 용암 분출이 있었던 것으로 생각된다. 이와 같은 사실은 현재 달 표면에 남아있는 다양한 화산 지형에 의해 확인된다. 심지어는 수십 억 년 전이 아니라 비교적 최근인 5,000만 년 전의 화산 활동의 증거가 발견된 적도 있다. 퍼듀대학의 연구팀은 달 표면의 용암 지형을 분석해 달 지하에 얼마나 큰 용암 동굴이 존재할 수 있는지를 분석했다. 지구에서의 연구를 통해 매우 거대한 크기의 용암 동굴도 생길 수 있다는 것은 잘 알려졌다. 따라서 과거에 달에 존재하는 용암 동굴에 대해서 논의가 오간 적은 있지만, 대략적인 크기를 추정할 만한 구체적인 연구는 부족했다. 연구팀에 의하면 달 표면에 있는 대규모 용암 지형인 사행 열구(sinuous rilles)의 크기와 그 지하에 존재할 수 있는 용암 동굴의 크기를 분석했다. 이들에 의하면 달에는 폭이 10km도 넘는 거대한 사행 열구가 존재하는데, 용암 동굴의 크기도 그 정도까지 커질 수 있다고 한다. 하지만 이렇게 큰 용암 동굴이 형성되면 자체 무게를 이기지 못하고 무너질 수도 있다. 연구의 주저자인 퍼듀대학의 데이비드 블레어(David Blair)는 달의 지하에 용암 동굴이 생성되는 경우 어느 정도 크기까지 안정하게 있을 수 있는지를 조사했다. 그 결과는 1km가 넘는 거대한 용암 동굴이라고 해도 만약 아치 형태라면 충분히 견고하게 유지될 수 있는 것으로 나타났다. 형태와 동굴 주변의 지질 상태에 따라서는 아마도 5km 나 되는 거대한 크기도 가능할지 모른다는 것이 연구팀의 추산이다. 블레어의 설명에 의하면 이는 달이기 때문에 가능한 일이라고 한다. 달의 중력은 지구의 6분의 1 수준에 불과하므로 거대한 용암 동굴이 살아남기에는 더 적합한 환경이라는 것이다. 일단 지지해야 할 하중이 6분의 1로 줄어든다. 지구에서라면 문제 될 수도 있는 물에 의한 균열과 침식 작용도 달에서는 없다. 미래 달에 인류의 터전을 건설하게 된다면 이런 거대 동굴들은 도시를 건설할만한 크기의 안전한 공간을 제공할 수 있다. 달에는 대기와 강력한 자기장이 없으므로 태양과 다른 우주에서 날아오는 고에너지 입자와 방사선에 그대로 노출될 수밖에 없다. 이를 피할 수 있는 가장 좋은 방법은 지하로 숨어드는 것이다. 물론 인류가 달에 도시를 건설하는 것은 먼 미래의 일이 될 것이다. 그리고 이 연구는 이론적인 추정일 뿐이지 실제 거대 용암 동굴의 존재를 입증해 보인 것도 아니다. 하지만 미래 달 탐사에서 흥미로운 목표를 제시한 점은 분명하다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-달 표면의 용암 지형 분석 발표 달 표면은 황량하기 이를 데 없는 암석과 분화구, 모래로 이뤄져 있다. 아무래도 사람이 살만한 장소는 아니다. 그런데 그 아래는 어떨까? 현재까지 달 지하에 대해서는 잘 모르는 부분들이 많다. 미국 퍼듀대학의 제이 멜로쉬(Jay Melosh) 교수는 지난달 열린 ‘달 및 행성 과학 학회’(Lunar and Planetary Science Conference)에서 달 표면 아래 지하에는 거대한 용암 동굴(Lava tube)이 있을지도 모른다고 주장했다. 현재는 달의 내부가 거의 식은 상태로 생각되지만, 달 역사의 초창기에는 활발한 화산 활동과 용암 분출이 있었던 것으로 생각된다. 이와 같은 사실은 현재 달 표면에 남아있는 다양한 화산 지형에 의해 확인된다. 심지어는 수십 억 년 전이 아니라 비교적 최근인 5,000만 년 전의 화산 활동의 증거가 발견된 적도 있다. 퍼듀대학의 연구팀은 달 표면의 용암 지형을 분석해 달 지하에 얼마나 큰 용암 동굴이 존재할 수 있는지를 분석했다. 지구에서의 연구를 통해 매우 거대한 크기의 용암 동굴도 생길 수 있다는 것은 잘 알려졌다. 따라서 과거에 달에 존재하는 용암 동굴에 대해서 논의가 오간 적은 있지만, 대략적인 크기를 추정할 만한 구체적인 연구는 부족했다. 연구팀에 의하면 달 표면에 있는 대규모 용암 지형인 사행 열구(sinuous rilles)의 크기와 그 지하에 존재할 수 있는 용암 동굴의 크기를 분석했다. 이들에 의하면 달에는 폭이 10km도 넘는 거대한 사행 열구가 존재하는데, 용암 동굴의 크기도 그 정도까지 커질 수 있다고 한다. 하지만 이렇게 큰 용암 동굴이 형성되면 자체 무게를 이기지 못하고 무너질 수도 있다. 연구의 주저자인 퍼듀대학의 데이비드 블레어(David Blair)는 달의 지하에 용암 동굴이 생성되는 경우 어느 정도 크기까지 안정하게 있을 수 있는지를 조사했다. 그 결과는 1km가 넘는 거대한 용암 동굴이라고 해도 만약 아치 형태라면 충분히 견고하게 유지될 수 있는 것으로 나타났다. 형태와 동굴 주변의 지질 상태에 따라서는 아마도 5km 나 되는 거대한 크기도 가능할지 모른다는 것이 연구팀의 추산이다. 블레어의 설명에 의하면 이는 달이기 때문에 가능한 일이라고 한다. 달의 중력은 지구의 6분의 1 수준에 불과하므로 거대한 용암 동굴이 살아남기에는 더 적합한 환경이라는 것이다. 일단 지지해야 할 하중이 6분의 1로 줄어든다. 지구에서라면 문제 될 수도 있는 물에 의한 균열과 침식 작용도 달에서는 없다. 미래 달에 인류의 터전을 건설하게 된다면 이런 거대 동굴들은 도시를 건설할만한 크기의 안전한 공간을 제공할 수 있다. 달에는 대기와 강력한 자기장이 없으므로 태양과 다른 우주에서 날아오는 고에너지 입자와 방사선에 그대로 노출될 수밖에 없다. 이를 피할 수 있는 가장 좋은 방법은 지하로 숨어드는 것이다. 물론 인류가 달에 도시를 건설하는 것은 먼 미래의 일이 될 것이다. 그리고 이 연구는 이론적인 추정일 뿐이지 실제 거대 용암 동굴의 존재를 입증해 보인 것도 아니다. 하지만 미래 달 탐사에서 흥미로운 목표를 제시한 점은 분명하다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

신비로운 고리로 유명한 토성의 달 중에는 ‘데스 스타’(Death Star·죽음의 별)라 불리는 특이한 별칭의 위성이 있다. 바로 토성으로부터 18만 6000km 떨어진 궤도를 22시간 37분을 주기로 공전하는 위성 미마스(Mimas)다. 이 위성에 ‘죽음의 별’이라는 무시무시한 별칭이 붙은 이유는 영화 ‘스타워즈’ 속 제국군의 요새인 데스 스타의 모습과 닮았기 때문이다. 지난 13일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)이 토성탐사선 카시니호가 촬영한 환상적인 토성의 고리와 미마스의 모습을 공개해 관심을 끌고있다. 사진 속 토성의 고리 우측 상단에 보이는 위성이 바로 미마스다. 픽셀당 15km인 이 사진은 지난 2월 16일 촬영된 것으로 미마스와 카시니호 사이의 거리는 약 250만 km다. 재미있는 점은 토성 덕에 미마스가 카메라에 포착됐다는 사실이다. 사실 지름 390km의 미마스는 스스로 빛을 내는 천체가 아닌 까닭에 잘 보이지 않는다. NASA 측은 "토성의 대기가 멀리서 오는 태양빛을 반사해 주위를 비춘 덕에 카시니호에 미마스가 포착된 것" 이라면서 "우리 달의 어두운 부분을 엷게 비추는 지구의 반사광과 같은 원리" 라고 밝혔다. 한편 지난해 10월 미국 코넬 대학 등 국제 공동연구팀은 미마스 표면 속에 거대 바다 혹은 럭비공 모양의 거대 바위가 숨겨져 있는 것으로 보인다는 논문을 발표해 화제를 모았다. 논문의 선임저자 라드완 타제딘 박사는 “미마스의 울퉁불퉁한 외양으로 봐서는 그 안에 물과 같은 ‘특별한 것’이 있을 것이라 상상이 되지 않는다” 면서 “만약 실제 물이 있는 것으로 확인된다면 토성의 달 엔셀라두스와 타이탄에 이어 태양계 내 새로운 오션 월드(ocean worlds) 멤버가 되는 셈”이라고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

달 표면은 황량하기 이를 데 없는 암석과 분화구, 모래로 이뤄져 있다. 아무래도 사람이 살만한 장소는 아니다. 그런데 그 아래는 어떨까? 현재까지 달 지하에 대해서는 잘 모르는 부분들이 많다. 미국 퍼듀대학의 제이 멜로쉬(Jay Melosh) 교수는 지난 3월 17일 열린 ‘달 및 행성 과학 학회’(Lunar and Planetary Science Conference)에서 달 표면 아래 지하에는 거대한 용암 동굴(Lava tube)이 있을지도 모른다고 주장했다. 현재는 달의 내부가 거의 식은 상태로 생각되지만, 달 역사의 초창기에는 활발한 화산 활동과 용암 분출이 있었던 것으로 생각된다. 이와 같은 사실은 현재 달 표면에 남아있는 다양한 화산 지형에 의해 확인된다. 심지어는 수십 억 년 전이 아니라 비교적 최근인 5,000만 년 전의 화산 활동의 증거가 발견된 적도 있다. 퍼듀대학의 연구팀은 달 표면의 용암 지형을 분석해 달 지하에 얼마나 큰 용암 동굴이 존재할 수 있는지를 분석했다. 지구에서의 연구를 통해 매우 거대한 크기의 용암 동굴도 생길 수 있다는 것은 잘 알려졌다. 따라서 과거에 달에 존재하는 용암 동굴에 대해서 논의가 오간 적은 있지만, 대략적인 크기를 추정할 만한 구체적인 연구는 부족했다. 연구팀에 의하면 달 표면에 있는 대규모 용암 지형인 사행 열구(sinuous rilles)의 크기와 그 지하에 존재할 수 있는 용암 동굴의 크기를 분석했다. 이들에 의하면 달에는 폭이 10km도 넘는 거대한 사행 열구가 존재하는데, 용암 동굴의 크기도 그 정도까지 커질 수 있다고 한다. 하지만 이렇게 큰 용암 동굴이 형성되면 자체 무게를 이기지 못하고 무너질 수도 있다. 연구의 주저자인 퍼듀대학의 데이비드 블레어(David Blair)는 달의 지하에 용암 동굴이 생성되는 경우 어느 정도 크기까지 안정하게 있을 수 있는지를 조사했다. 그 결과는 1km가 넘는 거대한 용암 동굴이라고 해도 만약 아치 형태라면 충분히 견고하게 유지될 수 있는 것으로 나타났다. 형태와 동굴 주변의 지질 상태에 따라서는 아마도 5km 나 되는 거대한 크기도 가능할지 모른다는 것이 연구팀의 추산이다. 블레어의 설명에 의하면 이는 달이기 때문에 가능한 일이라고 한다. 달의 중력은 지구의 6분의 1 수준에 불과하므로 거대한 용암 동굴이 살아남기에는 더 적합한 환경이라는 것이다. 일단 지지해야 할 하중이 6분의 1로 줄어든다. 지구에서라면 문제 될 수도 있는 물에 의한 균열과 침식 작용도 달에서는 없다. 미래 달에 인류의 터전을 건설하게 된다면 이런 거대 동굴들은 도시를 건설할만한 크기의 안전한 공간을 제공할 수 있다. 달에는 대기와 강력한 자기장이 없으므로 태양과 다른 우주에서 날아오는 고에너지 입자와 방사선에 그대로 노출될 수밖에 없다. 이를 피할 수 있는 가장 좋은 방법은 지하로 숨어드는 것이다. 물론 인류가 달에 도시를 건설하는 것은 먼 미래의 일이 될 것이다. 그리고 이 연구는 이론적인 추정일 뿐이지 실제 거대 용암 동굴의 존재를 입증해 보인 것도 아니다. 하지만 미래 달 탐사에서 흥미로운 목표를 제시한 점은 분명하다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

바람을 받아 항해하는 범선처럼 우주선도 태양광을 받아 추진력을 얻을 수 있다. 태양 에너지를 반사해 추진력을 얻는 '솔라 세일'(Solar Sail)을 사용하면 된다. 태양 에너지는 끊임없이 공급되기 때문에 솔라 세일을 이용하면 연료 없이 장거리 우주여행에 필요한 속도를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 단점은 약간의 추진력을 얻기 위해서 거대한 솔라 세일이 필요하다는 것이다. 지구 궤도 근방에서 가로세로 1km에 달하는 대형 솔라 세일을 이용해도 추진력은 9N(뉴턴)에 불과하다. 따라서 아주 크고 가벼운 솔라 세일을 장기간 펼쳐야 충분한 속도를 얻을 수 있다는 것이 큰 단점이다. 이런 이유로 아직 솔라 세일은 널리 사용되지 못하고 있다. 하지만 미국, 유럽, 일본 등 주요 우주 선진국들은 차세대 경량 신소재를 이용하여 솔라 세일의 구상을 현실로 옮기고 있다. 이미 일본은 금성 탐사선인 '이카로스'(IKAROS: Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun)에서 솔라 세일을 사용했다. 이는 솔라 세일을 행성 간 여행에 사용한 첫 번째 사례로 기록되었다. 미국 항공우주국(NASA)은 솔라 세일의 상용화란 측면에서 일본보다 뒤졌지만, 새롭게 만회할 기회를 엿보고 있다. 2008년 NASA는 '나노세일-D'(NanoSail-D)라는 실험용 솔라 세일을 저지구궤도(LEO)에 올려보내기 위해 발사했으나 실패했다. 2010년에 이르러 나노세일-D2가 발사되어 마침내 궤도에 진입했는데, 이는 NASA가 성공한 첫 솔라 세일이었다. 나노세일은 10X10X30cm에 불과한 작은 위성에 탑재되었는데, 펼쳐지면 크기는 10 제곱미터에 달한다. 이 나노세일은 240일간 궤도에서 성공적으로 테스트 되었다. NASA는 2018년 회심의 대작인 오리온 우주선을 차세대 거대 로켓인 SLS(Space Launch System)에 탑재해 발사할 예정이다. 오리온 우주선은 달을 한 바퀴 선회한 후 지구로 귀환하게 되는데, SLS가 아주 강력한 로켓이기 때문에 사실은 더 많은 화물을 실을 수 있다. NASA는 SLS의 자투리 공간에 11개의 작은 미니 우주선을 탑재한다는 계획을 세우고 있다. 그리고 그중 2개에 솔라 세일을 적용할 예정이다. 첫 번째는 지구 근접 소행성 정찰(Near-Earth Asteroid Scout) 임무로 작은 우주선에 솔라 세일을 달아 지구 근방의 소행성까지 탐사하는 계획이다. 두 번째는 더 특이한 임무인데, 솔라 세일을 이용해서 추진력을 얻는 게 목적이 아니라 태양 빛을 반사해 달의 크레이터 내부에 존재하는 영구 그림자 지역을 비추는 게 목적이다. 그러면 여기에 있는 물질이 증발해서 물이나 다른 물질들의 증거를 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이 임무는 루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)라고 명명되었다. 남은 시간이 많지 않지만 이미 나노세일을 개발하면서 얻은 기술이 있으므로 아마 개발 자체는 어렵지 않을 것으로 예상하고 있다. 이 미니 우주선들은 각각의 무게가 11kg에 불과할 정도로 작아서 솔라 세일을 이용해 우주를 항해할 만큼 속도를 얻을 수 있다. 과연 21세기 우주가 새로운 형태의 우주 범선의 시대가 될지 주목된다. [동영상 보기; https://www.youtube.com/watch?v=oGKry-AmV-c ] 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

바람을 받아 항해하는 범선처럼 우주선도 태양광을 받아 추진력을 얻을 수 있다. 태양 에너지를 반사해 추진력을 얻는 '솔라 세일'(Solar Sail)을 사용하면 된다. 태양 에너지는 끊임없이 공급되기 때문에 솔라 세일을 이용하면 연료 없이 장거리 우주여행에 필요한 속도를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 단점은 약간의 추진력을 얻기 위해서 거대한 솔라 세일이 필요하다는 것이다. 지구 궤도 근방에서 가로세로 1km에 달하는 대형 솔라 세일을 이용해도 추진력은 9N(뉴턴)에 불과하다. 따라서 아주 크고 가벼운 솔라 세일을 장기간 펼쳐야 충분한 속도를 얻을 수 있다는 것이 큰 단점이다. 이런 이유로 아직 솔라 세일은 널리 사용되지 못하고 있다. 하지만 미국, 유럽, 일본 등 주요 우주 선진국들은 차세대 경량 신소재를 이용하여 솔라 세일의 구상을 현실로 옮기고 있다. 이미 일본은 금성 탐사선인 '이카로스'(IKAROS: Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun)에서 솔라 세일을 사용했다. 이는 솔라 세일을 행성 간 여행에 사용한 첫 번째 사례로 기록되었다. 미국 항공우주국(NASA)은 솔라 세일의 상용화란 측면에서 일본보다 뒤졌지만, 새롭게 만회할 기회를 엿보고 있다. 2008년 NASA는 '나노세일-D'(NanoSail-D)라는 실험용 솔라 세일을 저지구궤도(LEO)에 올려보내기 위해 발사했으나 실패했다. 2010년에 이르러 나노세일-D2가 발사되어 마침내 궤도에 진입했는데, 이는 NASA가 성공한 첫 솔라 세일이었다. 나노세일은 10X10X30cm에 불과한 작은 위성에 탑재되었는데, 펼쳐지면 크기는 10 제곱미터에 달한다. 이 나노세일은 240일간 궤도에서 성공적으로 테스트 되었다. NASA는 2018년 회심의 대작인 오리온 우주선을 차세대 거대 로켓인 SLS(Space Launch System)에 탑재해 발사할 예정이다. 오리온 우주선은 달을 한 바퀴 선회한 후 지구로 귀환하게 되는데, SLS가 아주 강력한 로켓이기 때문에 사실은 더 많은 화물을 실을 수 있다. NASA는 SLS의 자투리 공간에 11개의 작은 미니 우주선을 탑재한다는 계획을 세우고 있다. 그리고 그중 2개에 솔라 세일을 적용할 예정이다. 첫 번째는 지구 근접 소행성 정찰(Near-Earth Asteroid Scout) 임무로 작은 우주선에 솔라 세일을 달아 지구 근방의 소행성까지 탐사하는 계획이다. 두 번째는 더 특이한 임무인데, 솔라 세일을 이용해서 추진력을 얻는 게 목적이 아니라 태양 빛을 반사해 달의 크레이터 내부에 존재하는 영구 그림자 지역을 비추는 게 목적이다. 그러면 여기에 있는 물질이 증발해서 물이나 다른 물질들의 증거를 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이 임무는 루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)라고 명명되었다. 남은 시간이 많지 않지만 이미 나노세일을 개발하면서 얻은 기술이 있으므로 아마 개발 자체는 어렵지 않을 것으로 예상하고 있다. 이 미니 우주선들은 각각의 무게가 11kg에 불과할 정도로 작아서 솔라 세일을 이용해 우주를 항해할 만큼 속도를 얻을 수 있다. 과연 21세기 우주가 새로운 형태의 우주 범선의 시대가 될지 주목된다. [동영상 보기; https://www.youtube.com/watch?v=oGKry-AmV-c ] 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-가장 유명한 왜소행성 명왕성의 A~Z 최초의 무인 소행성 탐사선인 뉴허라이즌스가 명왕성 도착이 딱 100일 앞으로 다가옴에 따라 명왕성에 대한 지구인의 관심이 점차 높아져 가고 있다. 뉴허라이즌스 호가 명왕성에 도착하는 2015년 7월 14일을 전후로 이 왜소행성에 관한 정보들이 날마다 쏟아져 들어오면 이제껏 신비에 싸여 있던 명왕성의 비밀이 웬만큼은 드러나게 될 것이다. 명왕성은 1930년 고학생 출신으로 윌슨 천문대의 임시직이었던 미국의 클라이드 톰보에 의해 발견되어 태양계 마지막 행성으로 등극했다. 그러나 한 세기도 채 채우기도 전인 2006년 행성 지위에서 퇴출당하여 왜소행성으로 강등되었지만, 역설적이게도 대중에게는 그전보다 더욱 유명하게 되었다. ■ 왜 행성에서 퇴출당하였나? 명왕성 너머에서 명왕성보다 더 큰 소행성이 발견된 것이 결정적인 이유였다. 클라이드 톰보가 70여 년 전 명왕성을 찾을 때와 같은 방법으로 큰 사냥감을 찾아 헤매던 미국의 천문학자 마이클 브라운은 2003년, 지름 2,300km인 명왕성보다 더 큰 지름 2,600km인 소행성 에리스를 발견했던 것이다. 그 후로도 비슷한 크기의 소행성들이 잇달아 발견됨으로써 국제천문연맹( IAU)은 2006년 행성의 정의를 아래와 같이 정하기에 이르렀다. 1. 태양을 도는 궤도를 가져야 하며, 자신의 중력으로 둥근 구체를 형성할 정도가 돼야 한다. 2. 천체 자신의 공전궤도 상에 있는, 자신보다 작은 이웃 천체를 '청소해야' 한다. 이 정의에 따라 IAU 총회에서 표결에 부친 결과, 명왕성은 행성 반열에서 퇴출당하고 왜소행성으로 지위가 바뀌었다. 카이퍼 띠처럼 궤도를 어지럽히는 얼음 부스러기들을 청소하기에 명왕성은 덩치가 너무 작았던 것이다. 이로써 명왕성이 발견된 지 76년 만에 태양계는 행성 하나를 잃었다. 하지만 아직도 미국에서는 명왕성의 행성 지위 회복을 줄기차게 주장하고 있다. 이번 뉴허라이즌스의 명왕성 탐사가 이러한 상황에 어떤 영향을 미칠는지 관심이 쏠리고 있다. ■ 희한한 위성을 거느린 명왕성 태양으로부터의 평균 거리가 약 60억km(40AU/천문단위)인 명왕성은 근일점일 때는 해왕성 궤도 안쪽까지 들어온다. 태양에 가장 가까울 때는 29.7AU이고, 가장 멀 때는 49.7AU까지 벌어진다. 1979~1999년까지는 해왕성 궤도 안쪽으로 들어와 있기도 했다. 하지만 공전 면이 달라 충돌할 가능성은 거의 없다. 명왕성의 공전주기는 248.5년이며, 자전주기는 6일 9시간이다. 표면엔 얼음과 흙이 아주 많고 매우 춥다. 표면 온도가 무려 섭씨 영하 230도다. ​명왕성이 얼마나 작은지 알게 된 건 1977년에 위성이 발견된 후이다. ‘카론’은 명왕성의 위성 3개 중에선 가장 크지만 지름이 1,180km에 불과하다. 그래도 명왕성과 비교하면 큰 편이다. 명왕성과 카론은 각각 서로 중심에 두고 그 둘레를 돈다. 그런데 중력으로 너무나 단단히 묶여 있는 나머지 서로 한쪽 얼굴만을 보며 윤무를 추듯이 돌고 있다. 이런 우아한 균형이 가능한 것은 카론이 비교적 크기 때문이다. 태양계에서 유일한 진풍경이다. 둘은 단단히 결속돼 있어서 다리를 놓아도 될 정도다. ■ 카론에 바다가 있을지도… 태양에서 그렇게나 멀리 떨어져 있는 카론에 바다가 있을 거라고는 생각하기 어렵다. 하지만 한 연구가 바다가 있을 가능성을 제기하고 있다. 그 같은 근거는 명왕성의 조석력에 있다. 명왕성의 중력이 만드는 조석력이 일찍부터 카론의 내부를 잡아 늘여 얼음이 액체가 될 만큼 온도를 높일 수 있다는 주장이다. 또한 과거처럼 궤도가 심하게 일그러지지 않아서 바다가 얼어붙었을 가능성도 있다고 한다. 카론의 생성 역시 지구의 달처럼 수십억 년 전 명왕성에 충돌한 천체의 잔해들이 뭉쳐져 만들어졌을 거라고 추정되고 있다. 명왕성의 다른 위성들이 카론과 정확히 공명하는 궤도를 도는 것으로 보아 역시 같은 충돌 잔해로 만들어진 것으로 보고 있다. ​ ■ 명왕성에도 대기와 고리가 있다? 명왕성은 아주 작은 천체다. 따라서 기체를 붙들어둘 힘이 없다고 생각되어 대기가 없을 거라고 믿고 있었지만, 아주 희박하나마 대기가 있는 것으로 밝혀졌다. 이런 대기를 '외기권'이라 한다. 그것이 발견된 것은 1985년, 명왕성이 뒤의 별을 가리는 엄폐가 일어났을 때인데, 별빛이 명왕성에 가려지는 순간 약간 굴절되는 현상을 보였던 것이다. 명왕성의 대기는 주로 질소와 메탄으로 이루어져 있으며, 태양으로부터 멀어질 때는 얼어붙는 것으로 생각된다. 그리고 명왕성이 둘레에 아주 희미한 고리를 가지고 있을 가능성을 말하는 과학자들도 있지만, 확인된 것은 아니다. 이번에 뉴호라이즌스가 해결해야 할 밝혀낼 또 하나의 숙제다. 사진=NASA/ESA 이광식 통신원 joand999@naver.com

-가장 유명한 왜소행성 명왕성의 A~Z 최초의 무인 소행성 탐사선인 뉴허라이즌스가 명왕성 도착이 딱 100일 앞으로 다가옴에 따라 명왕성에 대한 지구인의 관심이 점차 높아져 가고 있다. 뉴허라이즌스 호가 명왕성에 도착하는 2015년 7월 14일을 전후로 이 왜소행성에 관한 정보들이 날마다 쏟아져 들어오면 이제껏 신비에 싸여 있던 명왕성의 비밀이 웬만큼은 드러나게 될 것이다. 명왕성은 1930년 고학생 출신으로 윌슨 천문대의 임시직이었던 미국의 클라이드 톰보에 의해 발견되어 태양계 마지막 행성으로 등극했다. 그러나 한 세기도 채 채우기도 전인 2006년 행성 지위에서 퇴출당하여 왜소행성으로 강등되었지만, 역설적이게도 대중에게는 그전보다 더욱 유명하게 되었다. ■ 왜 행성에서 퇴출당하였나? 명왕성 너머에서 명왕성보다 더 큰 소행성이 발견된 것이 결정적인 이유였다. 클라이드 톰보가 70여 년 전 명왕성을 찾을 때와 같은 방법으로 큰 사냥감을 찾아 헤매던 미국의 천문학자 마이클 브라운은 2003년, 지름 2,300km인 명왕성보다 더 큰 지름 2,600km인 소행성 에리스를 발견했던 것이다. 그 후로도 비슷한 크기의 소행성들이 잇달아 발견됨으로써 국제천문연맹( IAU)은 2006년 행성의 정의를 아래와 같이 정하기에 이르렀다. 1. 태양을 도는 궤도를 가져야 하며, 자신의 중력으로 둥근 구체를 형성할 정도가 돼야 한다. 2. 천체 자신의 공전궤도 상에 있는, 자신보다 작은 이웃 천체를 '청소해야' 한다. 이 정의에 따라 IAU 총회에서 표결에 부친 결과, 명왕성은 행성 반열에서 퇴출당하고 왜소행성으로 지위가 바뀌었다. 카이퍼 띠처럼 궤도를 어지럽히는 얼음 부스러기들을 청소하기에 명왕성은 덩치가 너무 작았던 것이다. 이로써 명왕성이 발견된 지 76년 만에 태양계는 행성 하나를 잃었다. 하지만 아직도 미국에서는 명왕성의 행성 지위 회복을 줄기차게 주장하고 있다. 이번 뉴허라이즌스의 명왕성 탐사가 이러한 상황에 어떤 영향을 미칠는지 관심이 쏠리고 있다. ■ 희한한 위성을 거느린 명왕성 태양으로부터의 평균 거리가 약 60억km(40AU/천문단위)인 명왕성은 근일점일 때는 해왕성 궤도 안쪽까지 들어온다. 태양에 가장 가까울 때는 29.7AU이고, 가장 멀 때는 49.7AU까지 벌어진다. 1979~1999년까지는 해왕성 궤도 안쪽으로 들어와 있기도 했다. 하지만 공전 면이 달라 충돌할 가능성은 거의 없다. 명왕성의 공전주기는 248.5년이며, 자전주기는 6일 9시간이다. 표면엔 얼음과 흙이 아주 많고 매우 춥다. 표면 온도가 무려 섭씨 영하 230도다. ​명왕성이 얼마나 작은지 알게 된 건 1977년에 위성이 발견된 후이다. ‘카론’은 명왕성의 위성 3개 중에선 가장 크지만 지름이 1,180km에 불과하다. 그래도 명왕성과 비교하면 큰 편이다. 명왕성과 카론은 각각 서로 중심에 두고 그 둘레를 돈다. 그런데 중력으로 너무나 단단히 묶여 있는 나머지 서로 한쪽 얼굴만을 보며 윤무를 추듯이 돌고 있다. 이런 우아한 균형이 가능한 것은 카론이 비교적 크기 때문이다. 태양계에서 유일한 진풍경이다. 둘은 단단히 결속돼 있어서 다리를 놓아도 될 정도다. ■ 카론에 바다가 있을지도… 태양에서 그렇게나 멀리 떨어져 있는 카론에 바다가 있을 거라고는 생각하기 어렵다. 하지만 한 연구가 바다가 있을 가능성을 제기하고 있다. 그 같은 근거는 명왕성의 조석력에 있다. 명왕성의 중력이 만드는 조석력이 일찍부터 카론의 내부를 잡아 늘여 얼음이 액체가 될 만큼 온도를 높일 수 있다는 주장이다. 또한 과거처럼 궤도가 심하게 일그러지지 않아서 바다가 얼어붙었을 가능성도 있다고 한다. 카론의 생성 역시 지구의 달처럼 수십억 년 전 명왕성에 충돌한 천체의 잔해들이 뭉쳐져 만들어졌을 거라고 추정되고 있다. 명왕성의 다른 위성들이 카론과 정확히 공명하는 궤도를 도는 것으로 보아 역시 같은 충돌 잔해로 만들어진 것으로 보고 있다. ​ ■ 명왕성에도 대기와 고리가 있다? 명왕성은 아주 작은 천체다. 따라서 기체를 붙들어둘 힘이 없다고 생각되어 대기가 없을 거라고 믿고 있었지만, 아주 희박하나마 대기가 있는 것으로 밝혀졌다. 이런 대기를 '외기권'이라 한다. 그것이 발견된 것은 1985년, 명왕성이 뒤의 별을 가리는 엄폐가 일어났을 때인데, 별빛이 명왕성에 가려지는 순간 약간 굴절되는 현상을 보였던 것이다. 명왕성의 대기는 주로 질소와 메탄으로 이루어져 있으며, 태양으로부터 멀어질 때는 얼어붙는 것으로 생각된다. 그리고 명왕성이 둘레에 아주 희미한 고리를 가지고 있을 가능성을 말하는 과학자들도 있지만, 확인된 것은 아니다. 이번에 뉴호라이즌스가 해결해야 할 밝혀낼 또 하나의 숙제다. 사진=NASA/ESA 이광식 통신원 joand999@naver.com

1971년 겨울 중국 중부 창사(長沙)시의 동쪽 교외에서 후난(湖南)성 주둔군이 지하병실과 수술실을 짓기 위해 탐사를 했다. 우연히 언덕 한 곳의 무덤을 파기 시작하자 갑자기 무덤으로부터 청백색의 가스가 높이 분출되었다. 발굴 조사가 이루어진 1972년 세계인들은 긴급뉴스로 온갖 매체에 나간 눈으로 믿을 수 없는 경이적 광경을 보았다. 지금으로부터 2200년 전에 죽어 관 속에 묻힌 여인의 시신이 전혀 부패하지 않은 채로 팔을 손가락으로 누르자 잠시 움푹해졌던 피부가 마치 살아 있는 듯이 천천히 원상태를 회복하고 있었다. 그녀의 체내 기관들은 세부에 이르기까지 완전히 보존되어 있어서 지문도 채취할 수 있었다. 자세히 분석한 결과 그녀의 나이는 50세 정도로, 154.4㎝의 키에 비만형이었다. 시신은 20겹의 옷으로 싸여졌고, 4겹의 목관에 넣어진 후, 다시 큰 곽에 넣어졌다. 모든 것에 당대 최고 장인의 솜씨가 발휘되었다. 당시 복식 연구에 획기적 자료라고 생각하지만, 중국이나 일본학자들이 복식을 밝히지 못해 필자는 그 연구서를 영기화생론을 바탕으로 펴낼 생각이다. 특히 가장 귀중한 것은 관 위에 덮여 있던 비단 그림이다. 205㎝ 길이의 그림을 상하로 3분하여 아래로부터 지하세계, 인간계, 천상계를 표현하고 있다고 중국이나 일본학자들은 틀에 박힌 설명을 하고 있다. 하지만 필자는 밑부분의 신령스러운 물고기와 만병 등으로 보아 지하세계가 아니라 오히려 주인공이 신선세계로 가게끔 하는 생명생성의 가장 근원적인 세계라고 생각한다. 맨 밑에 물을 상징하는 물고기와 만병이 없으면 주인공이 신선세계로 가려는 염원은 이루어지지 않는다. 만병이란 우주의 대생명력이 응축된 항아리다. 그림을 실측한 중국인은 가장 중요한 맨 밑의 만병을 깨진 항아리 조각으로 여겼는지 아예 그리지도 않아 필자는 혼자서 얼마나 웃었는지 모른다. 물론 논문을 쓴 일본학자도 만병을 보지 못했다. 그래서 만병을 필자가 그려 넣었다. 중앙에 크게 표현한 노부인이 바로 이 무덤의 주인공이다. 이 대작은 당나라 이전 동양 회화사에서 기념비적인 작품임에도 불구하고 동양학자들이 용이나 영기문을 해독하지 못하므로 해석 또한 옳지 않은 것이다. 이번 글은 용의 비중이 큰 만큼, 용의 조형만 다룰 것이다. 우선 관 위에 놓였던 비단 그림에 걸개 줄이 있는 것으로 보아 장례 지낼 때 우리나라의 만장(輓章) 역할을 해서 장대에 높이 걸고 앞서 갔을 것이고, 장례를 마치면 소망을 쓴 만장들을 관 위에 놓았던 것처럼 비단 그림도 관 위에 두었다고 생각한다. 이 비단 그림에도 곤륜산을 통해 신선세계로 향하는 주인공의 긴 여행이 무사하기를 비는 간절한 염원이 담겨 있기 때문이다. 그런데 이 부인은 누구일까? 전한(前漢:BC 206~AD 8)의 장사국 승상 이창(李蒼)은 대후(?侯)에 봉해졌는데, 부인과 아들 일가의 무덤 3기가 함께 있었다. 마왕퇴(馬王堆)라는 명칭은 그 지방 사람들이 당나라 다음의 오대(五代) 10세기 때의 초나라의 창건자 마은(馬殷:852~930)의 무덤이라 여겨 붙여진 것이다. 그런데 발굴해 보니 뜻밖에 전한(前漢), 즉 BC 186년에 죽은 여인의 어마어마한 무덤이 아닌가. 이제 진실이 밝혀졌으니 ‘이창 부인 묘’라고 불러야 마땅하다. 이창의 무덤은 언젠가 도굴당했다. 원 비단 그림은 너무 어두워 독자들이 알아보기 쉽게 영기화생론에 입각하여 채색분석을 시도했다. 당시의 우주관과 인생관이 압축된 그림으로 세계회화사에서 단연 으뜸가는 걸작품이다. 중간에 기둥 같은 것이 두 개 보이는데 이것이 곤륜산이다. 곤륜산은 천계로 통하는 ‘하늘 기둥‘(天柱)이다. 다시 말해 지상세계에서 천상세계로 가는 통로다. 윗부분에 두 분의 용이 계신데 왼쪽 용부터 다루어 본다. 기둥 위 부분은 신선세계다. 왼쪽 용은 날개를 달고 있는데 원래 중국이나 한국의 용에 날개가 있을 리 없다. 자세히 보면 어깨 부분에서 연두색의 제1영기싹의 변형들로 이루어진 영기문이 나오고 빨간색의 제1영기싹 영기문이 몇 가닥 탄력 있게 뻗어 나간다. 날개가 아니고 용으로부터 발산하는 강력한 영기문이다. 오른쪽 것은 연두색 영기문이 몸에 가려서 빨간 영기문만 작게 표현하여 회화에서 매우 뛰어난 공간감을 자아낸다. 여기서 주목할 부분은 꼬리다. 꼬리에서 용이 화생하기 때문이다. 보통 만물생성의 근원인 제3영기싹을 꼬리로 삼는 경우는 많지만 이렇게 이중(二重)으로 표현하여 매우 강조한 것은 이 용의 중요성 때문이리라. 그런데 놀라운 조형은 그 밑에 있는 구름 같은 모양이다. 이제 여러분은 바로 이 제1영기싹의 여러 가지 변형으로 이루어진 구름 같은 영기문이 바로 용의 실체임을 알 것이다. 논문을 쓴 일본학자들은 밑의 영기문뿐만 아니라 제3영기싹의 상징을 모르니 더욱 보기 어려웠을 것이다. 필자는 영기문을 채색분석하면서 강력한 증거인 끝 부분의 이중 제3영기싹이 위에 있는 용의 꼬리와 같음을 보고 얼마나 기뻤는지 모른다. 즉 형상을 띠어 사람의 눈에 보이는 것이 현상이요, 보이지 않는 추상적인 것이 본질이다. 오른쪽의 용을 살펴보자. 여기에는 날개 같은 것이 없으며 꼬리에 제3영기싹이 없다. 한쪽에 빨간 영기문만이 짧게 발산하고 있을 뿐이므로 날개가 없는 것이 확실하다. 그런데 용의 전체와 어울려 감싸며 올라가는 식물 줄기가 있다. 자세히 보면 제3영기싹 영기문으로 잎들로 만들어 상승시키는 여러 줄기다. 일본학자들은 열 개의 태양과 함께 있어서 해가 뜨는 동쪽 바다에 있다는 상상의 부상(扶桑)이라고 말하지만, 그 신목(神木)이 왜 제3영기싹 잎들로 이루어진 모양인지 설명하지 못한다. 아무도 부상을 본 적이 없지만 대개 일반적인 나무로 나타낸다. 놀랍지 않은가! 만물생성의 근원인 제3영기싹을 잎들로 만들어 줄기를 이룬 다음, 역시 만물생성의 근원인 용과 어울려 한 몸을 이루고 있는 조형에 숨겨 있는 깊은 뜻이 정말 놀랄 만하지 않은가. 이 용의 꼬리에 제3영기싹이 없는 까닭이다. 신선세계란 역시 만물생성 근원의 세계를 신(神)과 신목(神木) 등 갖가지 영기문으로 나타낸 세계다. 천상세계든 인간세계든 우주에 충만한 기운을 형상화시킨 것이니 용은 어느 세계이든 존재한다. 강우방 일향한국미술사연구원장

빈곤의 연대기(박선미·김희순 지음, 갈라파고스 펴냄) ‘가난한 나라는 언제 가난해졌고, 왜 여전히 가난할까’ 이른바 제국주의와 세계화가 불러온 불평등 세계 구조를 연대기적으로 파헤쳤다. 다양한 사례를 통해 가난한 나라가 처한 빈곤의 속사정을 낱낱이 들춰 보여준다. 막대한 다이아몬드 광산에도 불구하고 기업 눈치를 보며 은밀하게 다이아몬드를 파는 짐바브웨, 세계 1위의 카카오 생산국이면서도 정작 자국민은 굶주리는 코트디부아르, 다국적 기업 콜센터에서 일하는 필리핀 사람들, 새우 양식을 위해 자신들의 삶터를 파괴해야 하는 맹그로브 숲 주민들…. 제국주의 식민정책과 신자유주의 세계화 정책이 어떻게 빈곤을 확대 재생산하고 고착화했는 지를 선명하게 보여준다.약자를 배려하는 도시 쿠리치바, 연대·협력으로 빈곤에서 탈출하는 볼리비아 사례를 통해 대안을 찾아가는 빈국의 희망 섞인 전망도 소개된다. 440쪽. 1만6800원. 카페인 권하는 사회(머리 카펜터 지음, 김정은 옮김, 중앙북스 펴냄) ‘현대인의 만병통치약’이라 불리는 카페인의 실체를 낱낱이 밝혔다. 향정신성 중독을 일으키는데도 합법적인 약물로 사용되는 카페인이 세계인의 마음을 사로잡은 과정을 추적한다. 여기에서 사회경제적 흐름이며 기업들의 교묘한 술책, 검은 커넥션이 생생하게 들춰진다. 저자 자신이 25년간 거의 매일 카페인에 의존해 살았던 피해자. 카페인 제품 이면에 가려진 불편한 진실을 알게 되면서 카페인 끊을 결심을 하게 됐다고 한다. 거대 기업과 정부 당국이 무려 100년 전부터 카페인을 이용해 사람들의 구매 행태를 은밀하게 강화해 왔음을 알게 되면서다. 과테말라 커피 농장부터 중국 합성카페인 공장까지 발로 뛰어 건져 낸 카페인의 탄생과 발전사가 한 편의 다큐멘터리처럼 풀어진다. 별 비판없이 카페인 함유 음료를 마셔온 이들에게 경종의 메시지를 던지는 책이다. 360쪽. 1만5000원. 한국의 우주항공 개발(김경민 지음, 새로운사람들 펴냄) 우주항공 개발과 관련해 한양대 정치외교학과 교수가 썼던 글 모음집.‘우주개발 왜 해야 하나’‘나로호 로켓과 우주센터’‘인공위성의 중요성과 국가안보’‘항공산업 어떻게 키워야 할까’‘우주 강국들의 정책과 개발 사례’ 등 5개 카테고리로 나눠 언론에 발표했던 칼럼들을 정리했다. 미국은 케네디 대통령이 리더십을 발휘해 인류 최초로 달 표면에 인간의 발자국을 남겼다. 그런가 하면 프랑스는 드골 대통령의 주도 아래 세계에서 가장 발사 성공률이 높다는 아리안5 로켓 보유국으로 우뚝 섰다. 저자는 “한국이 왜 우주개발을 해야 하는가 하는 국가적 소명은 주변국들이 모두 우주강국이란 점 때문에 더욱 절실하다”고 말한다. 실제로 중국은 마오쩌둥 국가주석이 국력을 쏟아부어 세계 정상급의 장정 로켓으로 미국과 어깨를 겨룬다. 37쪽.1만8000원. 역사와 와인(최훈 지음, 자원평가연구원 펴냄) 세계 주요 와인 생산국을 직접 발로 뛰어다니며 와인에 대한 생생한 정보를 담은 6권의 책을 냈던 저자가 7번째 책 ‘역사와 와인’을 내놨다. 인문학적 관점으로 접근해 와인을 통해 세계의 역사를 엿볼 수 있는 책이다. 코끼리 등에 와인을 얹고 알프스를 넘은 카르타고의 영웅 한니발, 고난과 시련을 끼안띠 와인과 함께 한 마키아벨리, 트라팔가 해전을 승리로 이끌고 마르살라 와인을 찾은 넬슨 제독 등 역사의 흐름을 주도했던 인물들의 인생에 등장했던 와인 이야기가 흥미롭게 펼쳐진다. 이밖에도 제2차 세계대전 등 전쟁의 역사 속에 피어난 와인의 향기, 종교에 얽힌 와인 이야기도 함께 담겼다. 숱한 외국 와인 산지를 탐사하며 얻어진 저자의 풍부한 경험과 전문적이고 유려한 필체로 세계의 와인과 역사의 관계를 깊이 있게 조명한다. 364쪽. 1만 5000원.

달은 인류 역사와 함께한 지구와 가장 가까운 천체지만 아직도 모르는 게 많은 것 같다. 최근 영국 더럼대학 연구팀이 지금으로부터 35억년 전 달에서 거대한 화산 폭발이 있었다는 연구결과를 발표했다. 미 항공우주국(NASA)의 무인 달 탐사선 루나 프로스펙터(Lunar Prospector)의 데이터를 분석해 얻어진 이번 연구결과는 기존 추측보다 더 큰 규모로 고대 달에서 활발한 화산 활동이 있었음을 짐작케 해준다. 학계에 잘 알려진대로 현재의 달은 거대 크레이터와 용암의 흐름에 의해 생성된 지형 등 과거 화산 활동의 흔적을 고스란히 간직하고 있다. 이 때문에 전문가들은 과거 달도 활발한 화산 활동이 있었을 것으로 추측해 왔다. 이번 더럼 대학 연구팀의 분석은 이보다 한발 더 나아가 수치화 됐다. 35억 년 전 달에서 거대한 화산이 폭발해 남한 면적의 70% 정도인 대략 7만 km2을 덮었을 것으로 분석했다. 이 수치를 역사상 지구의 화산 폭발과 비교하면 서기 79년 이탈리아 남부 나폴리 만 기슭에 있던 고대도시 폼페이를 덮어버린 베수비오 화산보다 5배나 많은 파편 등을 양산했을 것으로 추산했다. 연구에 참여한 잭 윌슨 박사는 "초기 달의 화산 폭발은 일반적인 일이었고 중력이 낮아 그 폭발로 인한 파편 등이 멀리 퍼졌을 것" 이라면서 "당신이 지켜보는 밤하늘의 달 표면은 이때 생긴 흔적들" 이라고 설명했다. 이어 "이번 연구를 응용해 차후 태양계 최대 화산인 화성의 올림푸스 몬스 화산을 지도화 시킬 것" 이라고 덧붙였다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지금으로 부터 46년 전인 1969년 7월 20일 아폴로 11호가 인류 최초로 달 착륙에 성공했다. 달에 첫 발을 내딛은 우주 비행사 닐 암스트롱(2012년 작고)은 미국을 넘어 전세계의 영웅이 됐지만 바로 뒤이어 발자국을 남긴 ‘그’는 항상 ‘조연’에 머물러야 했다. 바로 ‘비운의 우주인’으로도 불리는 버즈 올드린(84) 이야기다. 지난 17일(현지시간) 올드린이 자신의 트위터에 재미있는 사진을 공개해 화제에 올랐다. 네티즌들의 웃음을 자아낸 이 사진에는 이제는 백발의 노인이 된 올드린이 영국의 거석 문화 유적지 스톤헨지 앞에서 마치 당장이라도 하늘을 날듯 슈퍼맨 같은 행동을 취하는 모습이 담겨있다. 사진을 올리면서 올드린은 "우주에 메시지를 보내기로 결심했다"는 글을 남겼다. 올드린이 이같은 포스트를 한 이유는 티셔츠에 속어로 표현된 글에 잘 표현돼 있다. 화성에 인류 정착촌을 만드는 프로젝트에 미국이 본격적으로 나서주길 바라기 때문이다. 올드린은 지난해 CNN과의 인터뷰에서 "미국의 미래는 심우주에 있다" 면서 "향후 20년 내에 화성에도 우리의 '존재'를 남겨야 한다"고 밝힌 바 있다. 사실 올드린은 비운의 우주인으로 대중들에게 각인돼 있지만 달에서 돌아온 이후의 활동은 암스트롱을 넘어선다. 지구로 귀환한 이후 이런저런 부담감을 느낀 암스트롱이 대중과 거리를 둬 점점 멀어진 반면 올드린은 그를 대신해 우주 탐사 전도사 역할을 톡톡히 수행했다. 이번 트위터의 사진 역시 그같은 활동과 궤를 같이한다. 46년 전처럼 화성 역시 제일 먼저 미국의 깃발을 꼽고싶은 애국심이 노인의 마음에 지금도 담겨있는 것이다. 한편 암스트롱은 2012년 8월 관상동맥 협착 증세가 발견돼 심장 수술을 받았으나 합병증으로 인해 세상을 떠났다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

화성과 목성 사이 소행성 벨트에 위치한 세레스(Ceres)에서 발견된 하얀 점(white spot)의 정체가 '얼음 화산'일 가능성이 제기됐다. 최근 독일 막스 플랑크 태양계 연구소 수석 연구원 안드레아스 나튜스는 이 하얀 점의 정체가 얼음 화산의 활동이나 혜성의 꼬리처럼 얼어있는 세레스 표면이 태양빛에 녹아 발생하는 현상일 수 있다는 주장을 펼쳤다. 학계를 들썩이게 만든 세레스의 하얀 점은 지난 1월 미 항공우주국(NASA)의 무인탐사선 던(Dawn)을 통해 처음 세상에 알려졌다. 이후 던이 세레스에 가까이 접근하면서 사진의 해상도가 높아지자 이 점이 1개가 아닌 2개라는 사실이 확인됐다. 역시나 학계의 관심은 이 점의 정체로 이번 나튜스 박사의 추측처럼 얼음 화산일 가능성에 무게감이 쏠리고 있다. 다소 낯선 단어인 얼음 화산은 액체성분의 물질이 화산처럼 분출하는 것을 말한다. 이는 천체의 표면온도가 극히 낮은 경우에 가능하기 때문에 지구에는 얼음 화산이 없다. 이같은 얼음 화산의 존재는 결과적으로 세레스 표면 아래에 거대한 바다가 숨겨져 있다는 학계의 추측에 힘을 실어준다. 특히 이는 외계 생명체 존재 가능성으로도 연결돼 인류 역사의 페이지를 다시 쓰는 계기가 될 수도 있다. 그러나 그 궁금증은 1달 후 정도면 풀릴 전망이다. 지난 6일 던이 세레스 궤도에 성공적으로 진입하면서 본격적인 탐사 활동이 시작돼 세세한 표면 모습을 지구로 전송하고 있기 때문이다.　 한편 지름이 950km에 달해 한때 태양계 10번째 행성 타이틀에 도전했던 세레스는 행성에 오르기는 커녕 오히려 명왕성을 친구삼아 ‘왜소행성’(dwarf planet·행성과 소행성의 중간 단계)이 됐다. 학자들이 세레스에 관심을 갖는 이유는 역시 태양계 탄생 당시의 상태를 그대로 유지해 초기 역사의 비밀을 풀어줄 것으로 기대되기 때문이다. NASA 측은 "장도에 오른지 7년 5개월 만에 무사히 세레스 궤도 진입에 성공했다" 면서 “왜소행성에 우주선이 방문한 것은 사상 처음으로 앞으로 16개월 간 세레스에 머물면서 관련 데이터를 지구로 전송할 것” 이라고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지금으로 부터 46년 전인 1969년 7월 20일 아폴로 11호가 인류 최초로 달 착륙에 성공했다. 달에 첫 발을 내딛은 우주 비행사 닐 암스트롱(2012년 작고)은 미국을 넘어 전세계의 영웅이 됐지만 바로 뒤이어 발자국을 남긴 ‘그’는 항상 ‘조연’에 머물러야 했다. 바로 ‘비운의 우주인’으로도 불리는 버즈 올드린(84) 이야기다. 지난 17일(현지시간) 올드린이 자신의 트위터에 재미있는 사진을 공개해 화제에 올랐다. 네티즌들의 웃음을 자아낸 이 사진에는 이제는 백발의 노인이 된 올드린이 영국의 거석 문화 유적지 스톤헨지 앞에서 마치 당장이라도 하늘을 날듯 슈퍼맨 같은 행동을 취하는 모습이 담겨있다. 사진을 올리면서 올드린은 "우주에 메시지를 보내기로 결심했다"는 글을 남겼다. 올드린이 이같은 포스트를 한 이유는 티셔츠에 속어로 표현된 글에 잘 표현돼 있다. 화성에 인류 정착촌을 만드는 프로젝트에 미국이 본격적으로 나서주길 바라기 때문이다. 올드린은 지난해 CNN과의 인터뷰에서 "미국의 미래는 심우주에 있다" 면서 "향후 20년 내에 화성에도 우리의 '존재'를 남겨야 한다"고 밝힌 바 있다. 사실 올드린은 비운의 우주인으로 대중들에게 각인돼 있지만 달에서 돌아온 이후의 활동은 암스트롱을 넘어선다. 지구로 귀환한 이후 이런저런 부담감을 느낀 암스트롱이 대중과 거리를 둬 점점 멀어진 반면 올드린은 그를 대신해 우주 탐사 전도사 역할을 톡톡히 수행했다. 이번 트위터의 사진 역시 그같은 활동과 궤를 같이한다. 46년 전처럼 화성 역시 제일 먼저 미국의 깃발을 꼽고싶은 애국심이 노인의 마음에 지금도 담겨있는 것이다. 한편 암스트롱은 2012년 8월 관상동맥 협착 증세가 발견돼 심장 수술을 받았으나 합병증으로 인해 세상을 떠났다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

명왕성은 다시 태양계 행성으로 격상될 수 있을까. 미국항공우주국(NASA)의 소행성 탐사선 던(Dawn)호가 6일 왜행성 세레스에 도달하면서 오는 7월 명왕성 궤도에 도착할 ‘뉴허라이즌스’호도 함께 주목받고 있다. 두 탐사선은 모두 세레스와 명왕성이라는 두 왜행성이 실제로 어떤 천체인지를 밝힐 수 있는 데다가 이번 결과에 따라 두 왜행성의 지위가 바뀔 수 있기 때문이다. ■ 명왕성 탐사하는 ‘뉴허라이즌스’ 현재 태양계 행성의 정의는 ‘태양의 주위를 돌고 있어야 하며, 자신의 중력으로 둥근 구체를 형성할 정도가 되어야 하고, 자신보다 작은 이웃 천체가 없어야 한다’고 돼 있다. 즉, 수성·금성·지구·화성·목성·토성·천왕성·해왕성의 8개를 가리키는 것. 명왕성은 1930년 발견 이후 오랫동안 태양계의 9번째 행성이라고 여겨져 왔다. 하지만 외부 항성계에서 비슷한 크기의 천체가 잇따라 발견됐을 뿐만 아니라 지구 위성인 달보다 작았으며 질량도 지구의 약 500분의 1밖에 되지 않아 2006년 국제천문연맹(IAU)의 결정에 따라 명왕성은 왜행성으로 격하됐고, 화성과 목성 사이 소행성 세레스는 왜행성으로 지위를 올렸다. 하지만 이런 자리매김은 지금도 의견이 분분한 것이 현실이다. 행성 분류를 지름 크기 별로 살펴보면, 행성(최소 4,800km) > 달 (3,400km) > 왜행성(예 : 명왕성 2,306km) ≧ 세레스(950km) > 소행성 순이다. 만약 이번 탐사에서 명왕성의 정확한 지름이 달 이상으로 판명된다면 행성으로의 ‘격상’을 검토하는 논의가 다시 나오게 된다. 또 아직도 애매한 왜행성의 정의가 앞으로 논의에서 재검토될 가능성도 있다. 이번 탐사에서 뉴허라이즌스는 명왕성의 지형과 최대의 위성 카론 대한 자료를 수집하게 되며, 지구에서 관측이 어려운 불명확한 명왕성 표면의 모습을 자세히 관찰할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그뿐만 아니라 뉴허라이즌스는 올해 7월부터 약 6개월에 걸쳐 명왕성 탐사를 종료한 뒤 해왕성 궤도 바깥에 있는 카이퍼 벨트에 있는 다른 천체들을 통과하는 관측도 진행할 계획이다. 카이퍼 벨트는 46억 년 전 태양계 탄생 시의 잔해에서 형성된 거대한 고리 모양의 영역으로 명왕성에서 약 15억 km 거리에 있는 3개의 천체 관측 후보에 올라 있다. ■ 세레스 궤도에 도착한 ‘던’ 이와 달리 던 호는 화성과 목성 사이에 있는 세레스를 관측한다. 세레스의 발견은 명왕성보다 빠른데 1801년 이탈리아 천문학자 주세페 피아치가 소행성으로 처음 발견한 천체이다. 이런 세레스 표면에는 아주 적은 대기와 서리가 있고 내부에는 얼음 맨틀이 확산하고 있다는 추측도 있다. 발견 당시에는 새로운 ‘행성’으로 간주하고 있었지만, 그 역시 근처의 궤도에 유사한 천체(소행성)가 속속 발견됐고 행성이라고 하기에는 너무 작다(수성 약 5분 1)는 등의 이유로 곧 ‘소행성’으로 분류됐다. 그래도 소행성 중에서는 상당히 컸기에 한 세기 이상에 걸쳐 ‘태양계 최대 소행성’으로 불렸다. 세레스는 명왕성과 마찬가지로 2006년 채택된 태양계 천체의 정의에 따라 ‘왜행성’으로 분류됐다. 던호는 지난달부터 NASA에 이미지를 보내기 시작했으며, 세레스가 자전하고 있는 표면에 음영이 찍혀 분화구의 그림자나 심지어 수수께끼의 광원으로 보이는 것으로 알려졌다. 현재 던호는 세레스 궤도에 진입해 가장 가까이 접근한 뒤 탐사를 통해 자료 수집을 하고 있다. NASA에 따르면 세레스는 아직 성장하는 별로 표면의 모습과 구조를 자세히 관찰하면, 태양계가 탄생했을 무렵의 상태를 알게 될 가능성이 있는 것으로 기대된다. 뉴허라이즌스호와 던호가 지구를 출발한 시점은 각각 2006년과 2007년. 올해 각각의 목표에 도달하기까지 무려 8~9년이나 걸린 장기 탐사 계획이다. 태양계 역사를 알 수 있는 중요 단계가 될 것으로 기대되는 이번 탐사를 통해 인류가 수수께끼의 답에 접근할 수 있을지 기대가 모인다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-탐사 로버 큐리오시티가 찍은 사진 붉은 행성 화성에서 인간이 살 수 있는 공간을 찾아내라는 사명을 띠고 화성 땅에 내려앉은 후 1년 반 동안 화성 지표를 헤집고 다녔던 미 항공우주국(NASA)의 큐리오시티가 마침내 카메라 렌즈를 돌려 70억 인구가 살고 있는 지구를 처음으로 찍었다. 화성 땅의 지평선 너머로 해가 진 직후 큐리오시티의 카메라 렌즈에 담긴 지구의 모습은 우리가 지구에서 보는 금성과 별로 다를 것이 없이 한 개 점으로 보인다. 다만 지구 옆에 바짝 붙어 있는 달이 좀 낯설게 느껴질 따름이다. "저 놀라운 광경을 보라. 화성 땅에서 지구를 찍은 나의 첫 사진이다"라고 큐리오시티는 그날 트위터에 글을 올렸다. 당신이 바로 저기에 있다! 붉은 행성의 게일 분화구(사진) 안에 있는 딩고 갭에서 찍은 저 놀라운 사진에서 당신의 모습을 찾아보라.​ 승용차 크기의 큐리오시티가 찍은 이 철학적인 사진에서 지구는 화성의 어둑한 하늘에서 하나의 저녁 별로 보인다. 촬영 시간은 2014년 1월 31일, 해지고 80분이 지났을 때다. 잘 보면 지구 아래에 빛나는 점 하나가 바짝 붙어 있는데, 바로 지구의 동생 달이다. ​'딩고 갭'이라 불리는 화성의 모래 언덕에 있는 1톤짜리 화성 착륙선 큐리오시티가 찍은 지구는 화성의 저물녘 하늘에서 찬란하게 빛나는 저녁 별이다. 지구에서 금성을 보는 것도 비슷한 느낌을 준다. "만약 화성에서 일몰 후 동쪽 하늘을 본다면 '저녁 별'인 지구와 달이 유난히 반짝이는 광경이 금방 눈에 띌 것입니다" 하고 NASA는 사진 설명을 붙이고 있다. 만약 당신이 화성에서 본 지구의 모습을 보고 싶다면 요즘 저물녘 7시 반쯤 서쪽 하늘을 보면 된다. 아름답게 반짝이는 금성의 모습과 지구가 크게 다르지 않기 때문이다. 쌍안경이 있다면 바로 옆에 붙어 있는 천왕성도 볼 수 있다. 이번 수요일이 마침 천왕성이 0.5도인 보름달 크기​보다 가까운 0.3도까지 접근하는 때이다. 큐리오시티의 이 사진처럼 심우주에서 지구를 찍은 사진은 여럿 있다. 그증에서도 보이저 1호가 지구에서 60억km 떨어진 명왕성 궤도 부근에서 찍은 '창백한 푸른 점'이 가장 유명한 사진이다.​ 한편 큐리오시티가 있는 곳에서 반대되는 화성 땅에는 자매 탐사 로보인 오퍼튜니티가 두 번째 10년을 맞아 탐사활동을 벌이고 있다. 최근에는 화성 정착촌 건설 사업에 뛰어든 네덜란드의 민간회사인 마스원이 2025년 화성에 정착민 1진을 보낸다는 계획아래 화성인 후보 100명을 선발하기도 해, 이래저래 화성에 대한 인류의 관심은 계속 높아가고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

-최초로 소행성 궤도에 진입한 '역사적인 쾌거' ​'왜소행성의 해'가 시작되었다. 미국항공우주국(이하 NASA)의 소행선 탐사선 던(Dawn)이 6일 오후 9시 39분(한국시간) 왜소행성 세레스의 궤도 진입에 성공했다고 NASA가 발표했다. 던 호는 세레스로부터 61,000km 떨어진 곳에서 세레스의 중력에 잡혔다. 이로써 던 호는 왜소행성 궤도를 도는 최초의 우주선이 되었다. 앞으로 16개월에 걸쳐 이루어질 던의 관측활동은 발견된 지 2세기 넘도록 베일에 가려졌던 세레스의 비밀을 밝혀줄 것으로 기대된다. 던 미션 책임자 마크 레이먼은 "1801년 세레스가 발견된 이래 세레스는 행성으로 간주되었지요. 그런 다음 소행성으로 강등되었다가 마침내 행성과 소행성의 중간단계인 왜소행성으로 낙착했다“면서 "이제 7년 반 동안 49억㎞를 여행한 끝에 마침내 던이 세레스에 도착해 역사적인 궤도 진입에 성공한 것이디. 던은 세레스를 고향이라 부른다"고 설명했다.​ 화성과 목성 사이 소행성대에 존재하며, 내 태양계에서 가장 큰 미지의 천체로 알려진 세레스는 1801년 이탈리아의 천문학자 주세페 피아치가 처음 발견했다. NASA의 던 미션 요원들은 오늘 10시 39분(한국시간) 궤도를 돌고 있는 던 호로부터 '건강'하게 잘 있다는 안부를 전해 받았다. 이번 역사적인 던 호의 왜소행성 궤도 진입에 뒤이어 우주 탐사의 한 이정표가 될 사건이 몇 달 후 다시 인류를 기다리고 있다. 바로 명왕성을 향해 10년째 날아가고 있는 뉴호라이즌스가 7월 14일 명왕성 도착을 눈앞에 두고 있는 것이다. 뉴호라즌스가 명왕성에 도착하면 명왕성의 명확한 모습과 그 둘레를 도는 5개 위성의 생생한 이미지를 보내줄 것으로 기대되고 있다. ​ 4억 7300만 달러(한화 약 5000억 원)가 투입된 던 미션은 왜소행성 세레스와 소행성 베스타(Vesta)를 탐사하기 위해 지난 2007년 8월 던 호가 장도에 오름으로써 시작되었다. 두 천체는 화성과 목성 사이에 있는 소행성대에서 가장 큰 천체로서, 베스타는 지름이 530㎞, 세레스는 지름이 950㎞나 된다. 던 호는 베스타에 도달한 최초의 우주선으로, 2011년 7월 16일에 궤도에 진입했으며, 2012년 후반까지 14개월에 걸쳐 베스타 조사 임무를 성공적으로 수행한 후 다음 목적지인 세레스로 침로를 돌렸다. 과학자들은 세레스의 성분 20%가 얼음물이라고 보고 있는데, 지난해 초 유럽우주국(ESA)이 허셜 우주망원경을 통해 세레스에서 수증기가 분출되는 것이 포착되기도 했다. 던은 앞으로 16개월 동안 세레스 궤도를 돌면서 지난해 12월 포착된 크레이터에서 나오는 두 개의 밝은 빛줄기에 대한 탐사를 포함, 세레스가 형성 당시의 물을 얼음 형태로 간직하고 있는지에 대해 집중적인 조사를 할 계획이며, 아울러 생명체 존재가 가능했던 환경인지도 살펴볼 예정이다. 과학자들은 또한 이번 세레스 탐사에서 태양계 생성의 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 던 호는 2016년 6월까지 차츰 세레스의 근접 궤도로 바꿔가면서 보다 정밀한 관측활동을 할 계획이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com