6600만년 전 지구를 차지하고 있던 공룡들이 갑자기 한 순간 사라졌다. 우주물체가 지구로 날아와 충돌하면서 지구상 생물종 4분의 3을 사라지게 만든 ‘다섯번째 대멸종’ 사건이다. 천문학계에서는 중생대 말 공룡을 멸종시킨 원인을 제공한 우주물체가 소행성인지 혜성인지에 대한 논란이 이어지고 있다. 이런 가운데 미국 하버드대 천문학과 연구팀은 멕시코 유카탄 반도에 있는 칙술루브 충돌구를 분석한 결과 공룡을 순식간에 사라지게 만든 우주물체는 태양계 최외곽부를 형성하고 있는 오르트 구름대에서 날아온 장(長)주기 혜성이 정상 궤도에서 벗어나 지구와 부딪쳤기 때문이라고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 15일자에 발표했다. 멕시코 유카탄 반도에 있는 직경 180㎞, 깊이 20㎞의 칙술루브 충돌구는 지름 10~15㎞ 크기의 우주물체가 45도 각도로 떨어져 생긴 것이다. 이 충돌로 중생대 백악기 말 지구상 생물들이 절멸됐다고 받아들여지고 있다. 지금까지 칙술루브 충돌구를 만든 우주물체가 혜성인지 소행성인지 정확히 밝혀지지 않은 상태에서 화성과 목성 사이 소행성 벨트에서 벗어난 소행성이 충돌하면서 만들었다는 주장이 힘을 얻고 있었다. 연구팀은 통계분석과 중력 시뮬레이션을 통해 칙술루브 충돌구는 소행성이 아닌 태양계 바깥 오르트 구름대에서 유래한 태양 공전주기가 200년 이상인 장주기 혜성 일부가 궤도를 정상궤도를 벗어나면서 쪼개진 파편 일부가 지구로 날아온 것이라고 분석했다. 오르트 구름대는 최외곽부로 명왕성과 카이퍼 벨트 너머에 얼음과 먼지 등으로 구성돼 태양계를 둥근 껍질처럼 둘러싸고 있는 가상의 천체부분이다. 오르트 구름대는 장주기혜성과 비주기혜성의 기원으로 알려져 있기도 하다. 연구팀에 따르면 장주기 혜성이 태양쪽으로 이동하는 과정에서 목성의 중력장에 의해 정상 궤도를 벗어나 태양과 더 가까운 궤도로 바뀌게 됐다. 태양에 가깝게 공전하는 궤도를 지나면서 ‘선글레이저 혜성’이 되고 혜성에서 태양에 가까운 부위와 먼 부위가 태양중력 차이를 보이면서 부서지는 조석분열 현상이 생긴다. 달 때문에 지구에서 조수간만의 차가 생기는 것처럼 조석분열은 위치에 따른 중력차이 때문에 물이 없는 혜성이나 소행성은 일부가 부서지게 되는 것이다. 이렇게 혜성의 조각난 일부가 지구와 충돌했다는 것이다.연구팀의 계산 결과 장주기 혜성의 20%가 선글레이저 혜성이 되고 선글레이저 혜성이 태양과 근접한 뒤 오르트 구름대로 돌아가는 과정에서 조석분열이 발생해 그 파편이 지구와 부딪칠 가능성은 10배 이상 높은 것으로 나타났다. 또 연구팀은 칙술루브 충돌구에서는 탄소질 콘드라이트 성분이 많은 것으로 나타났는데 화성과 목성 사이 소행성대에서는 탄소질 콘드라이트 성분을 가진 소행성은 10%에 불과하지만 오르트 구름대의 혜성은 대부분 탄소질 콘드라이트로 구성돼 있다고도 밝혔다. 애브러엄 로앱 하버드대 교수는 “목성은 오르트 구름대에서 유래된 장주기 혜성들을 태양에 근접한 궤도로 밀어넣고 조석파괴를 일으킬 수 있는 작용을 할 가능성이 큰 것으로 계산됐다”라면서 “이번 연구는 오르트 구름에서 온 장주기 혜성에 관한 더 많은 자료와 통계 등 증거를 확보하고 관측함으로써 비슷한 사건이 지구를 위협할 수 있는지를 파악하는데도 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

6600만년 전 지구를 차지하고 있던 공룡들이 갑자기 한 순간 사라졌다. 우주물체가 지구로 날아와 충돌하면서 지구상 생물종 4분의 3을 사라지게 만든 ‘다섯번째 대멸종’ 사건이다. 천문학계에서는 중생대 말 공룡을 멸종시킨 원인을 제공한 우주물체가 소행성인지 혜성인지에 대한 논란이 이어지고 있다. 이런 가운데 미국 하버드대 천문학과 연구팀은 멕시코 유카탄 반도에 있는 칙술루브 충돌구를 분석한 결과 공룡을 순식간에 사라지게 만든 우주물체는 태양계 최외곽부를 형성하고 있는 오르트 구름대에서 날아온 장(長)주기 혜성이 정상 궤도에서 벗어나 지구와 부딪쳤기 때문이라고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 15일자에 발표했다. 멕시코 유카탄 반도에 있는 직경 180㎞, 깊이 20㎞의 칙술루브 충돌구는 지름 10~15㎞ 크기의 우주물체가 45도 각도로 떨어져 생긴 것이다. 이 충돌로 중생대 백악기 말 지구상 생물들이 절멸됐다고 받아들여지고 있다. 지금까지 칙술루브 충돌구를 만든 우주물체가 혜성인지 소행성인지 정확히 밝혀지지 않은 상태에서 화성과 목성 사이 소행성 벨트에서 벗어난 소행성이 충돌하면서 만들었다는 주장이 힘을 얻고 있었다. 연구팀은 통계분석과 중력 시뮬레이션을 통해 칙술루브 충돌구는 소행성이 아닌 태양계 바깥 오르트 구름대에서 유래한 태양 공전주기가 200년 이상인 장주기 혜성 일부가 궤도를 정상궤도를 벗어나면서 쪼개진 파편 일부가 지구로 날아온 것이라고 분석했다. 오르트 구름대는 최외곽부로 명왕성과 카이퍼 벨트 너머에 얼음과 먼지 등으로 구성돼 태양계를 둥근 껍질처럼 둘러싸고 있는 가상의 천체부분이다. 오르트 구름대는 장주기혜성과 비주기혜성의 기원으로 알려져 있기도 하다. 연구팀에 따르면 장주기 혜성이 태양쪽으로 이동하는 과정에서 목성의 중력장에 의해 정상 궤도를 벗어나 태양과 더 가까운 궤도로 바뀌게 됐다. 태양에 가깝게 공전하는 궤도를 지나면서 ‘선글레이저 혜성’이 되고 혜성에서 태양에 가까운 부위와 먼 부위가 태양중력 차이를 보이면서 부서지는 조석분열 현상이 생긴다. 달 때문에 지구에서 조수간만의 차가 생기는 것처럼 조석분열은 위치에 따른 중력차이 때문에 물이 없는 혜성이나 소행성은 일부가 부서지게 되는 것이다. 이렇게 혜성의 조각난 일부가 지구와 충돌했다는 것이다.연구팀의 계산 결과 장주기 혜성의 20%가 선글레이저 혜성이 되고 선글레이저 혜성이 태양과 근접한 뒤 오르트 구름대로 돌아가는 과정에서 조석분열이 발생해 그 파편이 지구와 부딪칠 가능성은 10배 이상 높은 것으로 나타났다. 또 연구팀은 칙술루브 충돌구에서는 탄소질 콘드라이트 성분이 많은 것으로 나타났는데 화성과 목성 사이 소행성대에서는 탄소질 콘드라이트 성분을 가진 소행성은 10%에 불과하지만 오르트 구름대의 혜성은 대부분 탄소질 콘드라이트로 구성돼 있다고도 밝혔다. 애브러엄 로앱 하버드대 교수는 “목성은 오르트 구름대에서 유래된 장주기 혜성들을 태양에 근접한 궤도로 밀어넣고 조석파괴를 일으킬 수 있는 작용을 할 가능성이 큰 것으로 계산됐다”라면서 “이번 연구는 오르트 구름에서 온 장주기 혜성에 관한 더 많은 자료와 통계 등 증거를 확보하고 관측함으로써 비슷한 사건이 지구를 위협할 수 있는지를 파악하는데도 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나로 인한 일상의 답답함을 벗어나기 위해 태양계 여행을 한번 훌쩍 떠나보자. 옐로스톤 국립공원이 지구 행성에서 놀라운 장소이긴 하지만, 태양계 곳곳에 펼쳐져 있는 신비들에 비하면 명함을 내밀기도 쑥스러울 정도다. 목성의 거대한 폭풍인 대적점(大赤點)은 그 크기가 지구를 능가한다. 금성의 표면은 또 어떤가? 한마디로 태양계의 지옥이라는 별명에 걸맞은 곳으로, 500도에 달하는 고온은 납을 녹이는 데 전혀 어려움이 없다 . 붉은 행성 화성으로 가보면, 거기에는 태양계에서 가장 높은 산이 올림푸스 몬스가 우뚝 서 있다. 높이는 무려 지구 에베레스트 산의 3배에 달한다. 목성 위성 유로파의 소금물 바다는 또 어떤가? 이 목성의 달에는 거대한 지하 바다가 숨겨져 있는데, 그 물의 양이 지구 바다의 2-3배에 달하는 것으로 알려져 있다. 이처럼 태양계의 신비와 경이는 끝이 없을 정도다. 여기에서는 태양계 여행자들의 비킷 리스트라 할 만한 태양계의 명소들 다섯 곳을 골라 살펴본다. 1. 수성의 얼음 크레이터 불타는 태양 곁에 바짝 붙어 공전하는 수성에 얼음 덩어리가 존재하리라고 생각하는 사람은 거의 없을 것이다. 태양의 제1 행성인 수성은 비록 모성의 불길에 바짝 그을린 채 공전하고 있지만, 햇빛이 전혀 들지 않는 어떤 크레이터들은 놀랍게도 만년빙을 간직하고 있는 것으로 알려져 있다. 생성된 이래 햇빛이라고는 한 줄기도 비치지 않는 이들 크레이터는 영원한 그늘에 뒤덮여 있을 뿐 아니라, 온도는 무려 섭씨 영하 173도까지 떨어진다. "이 크레이터들은 수십억 년 동안 얼음을 간직할 수 있는 완벽한 저장고"라고 워싱턴 카네기 연구소의 션 솔로몬 지자기부 팀장은 설명하면서 "어쩌면 달의 있는 물보다 더 많은 수량일 수도 있다"고 덧붙였다. 2. 금성에는 생명체가 살까? 납을 녹이는 고열의 지옥 같은 금성에 오아시스가 있으리란 생각은 넌센스일지도 모른다. 그러나 금성 지표에서 48km 상공이라면 얘기가 좀 달라진다. 두터운 구름층의 그곳은 온도가 온화하고 기압 또한 지구와 비슷하다. 온화한 햇빛과 복잡한 화학적 성분이 유기물질들을 생성할 수 있으며, 미생물이 서식할 수 있는 생명 친화적인 환경을 이룰 수도 있다. 그 이래의 구름층 사정은 별로 좋지 않다. 상당량의 황산이 포함되어 있어 단백질이 존재하기 어렵다. 그러나 지구의 극한 생물들은 그보다도 더 가혹한 환경에서도 생존하고 있다. 얼마 전 금성 구름층에서 생명체 존재를 암시하는 포스핀 가스가 발견되어 이에 관해 열띤 논의가 진행되고 있다. 3. 토성 위성 야누스와 에피메테우스 고리를 두른 아름다운 행성 토성은 기묘한 위성들을 많이 거느린 것으로도 유명하다. 감자처럼 울퉁불퉁하게 생긴 야누스와 에피메테우스라는 두 위성도 그 중의 하나인데, 모행성에 50km 더 가까운 쪽이 바깥쪽의 위성과 함께 희한하게도 하나의 궤도를 공유하고 있다. 두 파트너는 4년 만에 한 번 만나는데, 먼 쪽 위성이 안쪽 위성을 따라잡아 운동 에너지를 교환함으로써 서로 궤도가 바뀐다. 말하자면 중력적인 도시도(do-si-do/등을 맞대고 돌면서 추는 춤)를 추는 것이다. 태양계의 어떤 천체도 이 같은 궤도 교환 메커니즘을 가진 것은 없다. 야누스는 평균 지름이 약 180km, 에피메테우스는 110km이며, 둘 다 비구형이다.4. 천왕성의 위성 미란다 거대한 얼음 행성 천왕성의 위성 미란다는 동굴 탐험가들의 꿈의 원정지다. 들쭉날쭉 한 표면은 협곡과 가파른 내벽, 계단식 벼랑 등으로 이루어져 있으며, 가장 높은 절벽은 표면으로부터 무려 약 5km나 치솟아 있다. 단연 태양계에서 가장 높은 절벽이다. 미란다의 남반구에는 '경주 트랙'을 닮은 세 개의 커다란 고랑 구조가 있는데, 길이는 200 km, 깊이는 20 km로, 코로나라고 불린다. 미란다의 지질학적 흉터는 위성 내부에서 흘러나온 얼음이 표면으로 올라와 세차게 긁어버린 때문이라고 과학자들은 생각하고 있다. 훨씬 더 대담한 가설은 거대한 운석 충돌로 위성이 산산조각이 나고 다시 합쳐지는 과정에 극도로 불균일한 표면을 형성하게 되었다고 제안한다.5. 해왕성의 위성 트리톤 트리톤은 푸른 해왕성의 위성 중 가장 크고 유일한 구형의 위성이다. 이 위성이 과학자들에게 주목받고 있는 이유는 여러 가지 특이한 점을 많이 갖고 있기 때문이다. 따라서 과학자들이 탐사선을 보내고 싶어하는 태양계 목록 중 가장 상위에 차지하고 있다. 트리톤의 최대 특징은 행성이나 다른 위성의 공전방향과는 반대 방향으로 도는 '역행' 위성이란 점이다. 이는 트리톤이 왜소행성 명왕성과 같은 족보를 가진 천체일 수 있음을 시사한다. 표면에서 솟아 있는 기괴한 얼음 화산도 관심의 초점이다. 지질학적으로 활동 중인 천체로는 태양으로부터 가장 먼 거리의 천체로 기록되고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

나의 대답은 오직 과학입니다/닐 디그래스 타이슨 지음/배지은 옮김/반니/332쪽/1만 6900원 국제우주정거장(ISS)에서 우주비행사들이 생활한 지 꼭 20년이 됐다. 2000년 11월 2일 미국 우주비행사 1명과 러시아 우주비행사 2명이 최초로 미완성 ISS에 도착했고 이후 2명 이상의 우주비행사가 항상 그곳을 지켰다. 태양광 시설을 포함해 축구장 크기의 ISS는 무게만도 500t 가까이 된다고 한다. 신간 ‘나의 대답은 오직 과학입니다’는 ‘칼 세이건의 후계자’이자 ‘세계에서 가장 유명한 과학 커뮤니케이터’로 불리는 미국 천체물리학자 닐 타이슨의 우주와 종교, 철학과 삶에 대한 101가지 대답을 담았다. 유명인답게 그의 메일과 트위터에는 셀 수 없는 질문들이 쏟아진다. 과학에 관한 물음이 제일 많지만, 갖가지 삶의 문제에 대한 해답을 구하는 질문도 제법 많다. 책은 이 가운데 101개 편지를 가렸다. 한때 타이슨은 전국 초등학생들의 공공의 적이었다. 명왕성이 2006년 태양계 행성의 지위에서 떨어져 나갔는데, 행성의 조건에 맞지 않다는 점을 조목조목 밝혀 소행성으로 분류하자고 국제천문연맹에 건의한 장본인이다. 다시 행성으로 돌려놓으라는 초등학생들의 편지가 끝도 없이 이어졌다고 한다. 초등학교 3학년 매들린은 “이제 명왕성을 뭐라고 불러요?”라고 단도직입적으로 물으며 “명왕성에도 사람이 살아요? 만일 거기에 사람이 살면 그 사람들은 사라지게 되잖아요”라고 따졌다. 타이슨은 “만일 누군가 명왕성에 살고 있다면 그 사람들은 명왕성이 왜소행성으로 바뀐 후에도 계속 거기 살 수 있답니다”라고 달랜다. 이어지는 말이 철학적이다. “명왕성이 누군가가 좋아하는 행성이었다면, 이제부터는 누군가가 좋아하는 왜소행성이 되는 거예요. 해로울 건 아무것도 없습니다.” 과학자들이 권력을 얻으면 종교인들을 사자 먹이로 던질 거라는 공격적인 편지도 적잖다. 타이슨의 대답은 단호하다. “진화론이 없으면 생물학은 그 어떤 것도 전후 관계를 맞출 수 없고, 모든 인간이 특별하게 창조됐다고 생각하는 사람들이야말로 현재 번성을 구가하는 생물공학산업 분야에 한 발도 들여놓을 수 없다.” 이 외에도 외계인의 존재, 테러와 음모론, 신과 사후세계 등 흥미로운 질문과 답변이 빼곡하다. 101가지 질문에 모두 관심을 둘 필요는 없다. 구미 당기는 몇 가지 질문을 골라 보는 재미로 과학이라는 세계에 한 발 들어가 보는 것도 나름 괜찮은 선택이 될 것이다.

존재하는 모든 것에는 종말이 있다. 태양도 예외는 아니다. 약 46억 년 전에 태어난 태양은 별의 일생으로 치자면 그 중간 지점에 와 있다. 태양은 앞으로 약 50억 년 정도 지금과 같은 모습으로 활동할 것으로 보인다. 이것은 태양에 남아 있는 수소의 양으로 계산한 결과다. 태양이 종말을 맞는다면 과연 지구와 태양계는 살아남을 수 있을까? 이에 관해 미국의 천체물리학자 폴 M. 서터가 우주 전문 사이트 스페이스닷컴(Space.com)에 29일 흥미로운 칼럼을 게재했는데, 이를 약간 가공하여 소개한다. 우리 태양의 죽음은 먼 미래의 일이다. 그러나 별 역시 인간처럼 생로병사의 길을 걷는 존재인 만큼 언젠가는 일어날 일이다. 그러면 우리 태양계는 어떻게 될까? 문제는 태양의 죽음 이전부터 시작된다. 우리가 가장 먼저 직면해야 하는 것은 노년의 태양 자체다. 수소 융합이 태양 내부에서 계속됨에 따라 그 반응의 결과인 헬륨이 중심부에 축적된다. 폐기물이 주위에 쌓이면 태양의 수소핵 융합이 더 어려워진다. 그러나 아래로 내리누르는 태양 대기의 압력은 여전하므로 균형을 유지하기 위해 태양은 핵융합 반응 온도를 더욱 높여야 하며, 이러한 상황이 아이러니하게도 태양 중심부를 더욱 가열시킨다. 이는 태양이 늙어감에 따라 더욱 뜨겁고 밝은 별로 진화한다는 뜻이다. 수억 년 동안 번창하다가 6600만 년 전에 멸종한 공룡은 오늘날 우리가 보는 것보다 더 어두운 태양 아래 살았을 것이다.어쨌든 태양은 10억 년마다 밝기가 10%씩 증가하는데, 이는 곧 지구가 그만큼 더 많은 열을 받는다는 것을 뜻한다. 따라서 10억 년 후이면 극지의 빙관이 사라지고, 바닷물은 증발하기 시작하기 시작하여, 다시 10억 년이 지나면 완전히 바닥을 드러낼 것이다. 지표를 떠난 물이 대기 중에 수증기 상태로 있으면서 강력한 온실가스 역할을 함에 따라 지구의 온도는 급속이 올라가고, 바다는 더욱 빨리 증발되는 악순환의 고리를 만들게 된다. 그리하여 마침내 지표에는 물이 자취를 감추고 지구는 숯덩이처럼 그을어진다. 35억 년 뒤 지구는 이산화탄소 대기에 갇힌 금성 같은 염열지옥이 될 것이다. 수소 융합의 마지막 단계에서 태양은 부풀어오르기 시작해 이윽고 적색거성으로 진화할 것이며, 그때쯤이면 수성과 금성은 확실히 태양에 잡아먹힐 것이다. 그렇다면 지구의 운명은 어떻게 될까? 그것은 태양이 얼마나 팽창할 것인가에 달려 있다. 만약 태양이 지구 궤도까지 팽창해 뜨거운 태양 대기가 지구를 덮친다면 지구는 하루 안에 녹고 말 것이다. 만약 태양의 팽창이 금성 궤도쯤에서 멈춘다 하더라도 지구는 온전할 수가 없다. 태양에서 방출되는 고에너지는 지구 암석을 증발시킬 만큼 강력하므로, 지구는 밀도가 높은 철핵만 남게 될 것이다. 외부 행성들이라 해도 이 재앙을 피해가기는 어렵다. 태양의 증가된 복사는 얼음알갱이들로 이루어진 토성의 고리를 파괴할 것이며, 목성의 유로파, 엔셀라두스 등의 위성들도 얼음 표층을 잃을 것이다. 증가된 복사열이 외부 행성들을 덮칠 때 가장 먼저 일어나는 사건은 지구 대기만큼이나 연약한 외부 행성 대기를 남김없이 벗겨버리는 것이다. 그러나 태양이 계속 팽창하면 태양 대기의 바깥 갈래들 중 일부는 중력 깔때기를 통해 거대 외부 행성으로 돌입할 수 있으며, 그에 따라 외부 행성들은 이전보다 훨씬 더 큰 덩치의 행성으로 변할 것이다. 그러나 태양은 아직 진정한 종말을 맞은 것은 아니다. 최종 단계에서 태양은 반복적으로 팽창-수축을 거듭하여 수백만 년 동안 맥동 상태를 이어갈 것이다. 중력적인 측면에서 본다면 이는 안정적인 상황이 아니다. 격동하는 태양은 외부 행성을 이상한 방향으로 밀고 당기기를 계속하다가 치명적인 포옹으로 끌어들이거나 아니면 태양계에서 완전히 축출해버릴 것이다. 그러나 나쁜 일만 있는 것은 아니다. 우리 태양계의 가장 바깥쪽 부분은 수억 년 동안 지금의 지구처럼 따뜻한 곳이 된다. 적색거성으로 진화한 태양에서 쏟아지는 열과 복사량이 많아짐에 따라 태양계에서 거주 가능 구역(물이 액체로 존재할 수 있는 별 주변 지역)이 바깥쪽으로 이동하게 된 것이다. 위에서 보았듯이, 처음에는 외부 행성의 위성들이 얼음 껍질을 잃어버리면 일시적으로 표면에 액체 바다가 형성될 수 있다. 또한 명왕성을 비롯한 왜소행성들과 카이퍼 벨트의 천체들도 결국 얼음을 잃게 될 것이다. 가장 큰 변화는 이 모든 것들이 뭉쳐져 멀리서 적색거성 태양의 둘레를 도는 미니 지구가 될 것이란 점이다.78억 년 뒤 태양은 초거성이 되고 계속 팽창하다가 이윽고 외층을 우주공간으로 날려버리고는 행성상 성운이 된다. 거대한 먼지고리는 명왕성 궤도에까지 이를 것이다. 어쩌면 그 고리 속에는 잠시 지구에서 문명을 일구었던 인류의 흔적이 조금 섞여 있을지도 모른다. 한편, 외층이 탈출한 뒤 극도로 뜨거운 중심핵이 남는다. 이 중심핵의 크기는 지구와 거의 비슷하지만, 질량은 태양의 절반이나 될 것이다. 이것이 수십억 년에 걸쳐 어두워지면서 고밀도의 백색왜성이 되어 홀로 태양계에 남겨지게 될 것이다. 이 백색왜성은 처음에는 엄청나게 뜨거워서 우리가 알고있는 생명체에 잔인한 피해를 줄 수있는 X선 방사선을 발산한다. 그러나 차츰 냉각되어 10억 년 이내에 안정된 온도에까지 떨어지고, 수조에서 수십조 년까지 존재할 것이다. 백색왜성 주변에는 새로운 거주 가능 구역이 형성되겠지만, 낮은 온도로 인해 수성 궤도보다 훨씬 가까운 거리가 될 것이다. 그 거리는 행성이 모항성의 기조력에 극히 취약한 범위 내인 만큼 백색왜성의 중력이 행성을 찢어버릴 수도 있다. 이상이 태양의 종말 이후 우리가 얻을 수 있는 최선의 예측이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

행성은 별과 함께 가스 성운에서 탄생한다. 태양과 지구 역시 46억 년 전 가스 성운에서 뭉쳐진 가스와 먼지에서 태어났다. 물론 대부분의 가스는 중력에 의해 중앙으로 몰려 태양을 형성했고 중력에 이끌려 왔지만, 태양에 포함되지 않은 남은 가스와 먼지는 태양 주변을 돌면서 행성, 소행성, 혜성이 됐다. 대략적인 내용은 이렇지만, 과학자들은 아직 잘 알려지지 않은 세부적인 내용을 알아내기 위해 계속해서 아기별과 그 주변을 관측하고 있다. 독일 막스 플랑크 외계 물리학 연구소(MPE)의 도미니크 세구라-콕스와 그 동료들은 칠레에 있는 강력한 전파 망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 이용해 지구에서 470광년 떨어진 가스 성운인 L1709을 관측했다. 여기에 생성된 지 50만 년에 불과한 아기별인 IRS 63이 있기 때문이다. 50만 년은 인간의 기준으로는 아득한 세월이지만, 천문학적 관점에서 보면 신생아나 다를 바 없다. 그러나 이 시간 동안 아무 변화도 일어나지 않는 것은 아니다. 과학자들은 이 단계에서 아기별이 먼저 생성된 후 주변의 가스와 먼지를 모아 원시행성계 원반(protoplanetary disk)을 만든다고 생각했다. 그 후 원시 행성이 원시행성계 원반에서 생성된다.그러나 IRS 63 관측 결과는 이런 예상과 달랐다. IRS 63은 아직도 주변에서 가스를 흡수하면서 성장하는 아기별이지만, 그 주변에 있는 원시행성계 원반은 새로운 행성의 생성 증거인 고리(ring)와 간극(gap)을 가지고 있었다. 원시행성계 원반에서 간극이 생성되는 주된 이유는 물질을 흡수하는 원시 행성 때문이다. 원시 행성은 지구에서 관측하기에 너무 어둡지만, 고리와 간극의 존재는 다른 이유로 설명하기 힘들다. 사람으로 치면 아기가 아기를 낳는 일이 우주에서 벌어진 셈이다. 참고로 IRS 63의 고리는 두 개 존재한다. 태양계와 크기를 비교하면 안쪽 고리는 해왕성 궤도에 해당되며 두 번째 고리는 명왕성궤도보다 더 먼 거리에 있다.(사진 참조) 행성은 이 고리 안쪽에 있는 간극에 있는데, 정확한 질량과 크기는 아직 모르는 상태다. 다만 연구팀은 여기에 목성 질량의 0.03배 정도 되는 암석 행성이 있다면 고리에 있는 가스를 끌어 모아 목성급의 거대 가스 행성으로 자랄 것으로 예상했다. 이번 관측 결과가 의외인 이유는 주변에서 가스를 모으면서 커지는 아기별 주변에서는 행성이 생성되더라도 결국 별로 흡수되어 사라질 것으로 예상했기 때문이다. 하지만 IRS 63 관측 결과는 별과 충분한 거리를 두고 떨어져 있으면 원시 행성이 삼켜지지 않고 살아남아 커질 수 있음을 시사한다. 이런 경우가 일반적인지 아니면 드물게 일어나는 일인지는 더 연구가 필요하지만, 이번 연구는 행성의 탄생 역시 매우 복잡하고 다양한 방식으로 일어날 수 있음을 보여줬다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

뉴호라이즌스, 새로운 지평을 향한 여정/앨런 스턴·데이비드 그린스푼 지음/김승욱 옮김/푸른숲/540쪽/2만 5000원 2006년 1월 19일 미국 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 발사된 명왕성 탐사선 뉴호라이즌스호. 2015년 여름 태양과 지구 사이 거리 약 1억 5000㎞의 40배나 더 떨어져 있는 행성에서 뉴호라이즌스가 보내온 ‘예쁜 하트’ 모양의 명왕성 사진은 7개 대륙 전 신문의 첫 페이지를 장식하며 사람들의 눈과 마음을 사로잡았다. 명왕성 플라이바이(근접비행) 당일 명왕성을 보려는 미 항공우주국(NASA) 웹사이트 접속자 수는 20억명을 넘었다.명왕성과 그 탐사선 뉴호라이즌스는 당시 폭발적인 인기와 성공의 아이콘이었지만 정작 그곳에 닿기까지의 과정은 전쟁이나 다름없었다. ‘뉴호라이즌스, 새로운 지평을 향한 여정’은 두 과학자가 태양계 아홉 번째 행성을 향해 간 탐사의 모든 것을 스릴러처럼 엮어 낸 역작이다. 탐사 프로그램을 이끈 행성과학자 앨런 스턴과 그 곁에서 자문 역할을 했던 우주생물학자 데이비드 그린스푼 두 사람이 털어놓는 프로젝트의 전말은 손에 땀을 쥐게 하는 장면의 연속이다. 인류가 유일하게 탐사하지 못한 고독한 행성이었던 명왕성은 너무 멀리 떨어져 있는 탓에 별 관심을 받지 못한 채 우주 탐사계획에서 번번이 밀리기 일쑤였다. 책은 저자들을 비롯해 20~30대 젊은 과학자와 엔지니어들이 정치판과 과학계의 편견, 반대를 뚫고 탐사에 성공하기까지 과정에 초점을 맞춘다.우주 탐사는 기획과 위성 개발, 지상국 통신, 자료 수신을 포함해 보통 10년 정도가 소요된다. 뉴호라이즌스는 세 배에 가까운 시간이 걸렸다. 1989년 시작한 탐사 제안서는 2001년에야 승인됐고 2002년 제작에 들어간 위성은 3년 만에 완성돼 그 이듬해 우주로 날아갔다. 무려 17년 만에 탐사의 꿈이 현실이 됐다. 긴 비행 끝에 2015년 명왕성 궤도에 도달했으니 기획부터 근접비행까지 장장 26년이 걸린 셈이다. 탐사에 관여한 과학자와 엔지니어는 2500명에 달한다. 그 험난한 대장정을 전투처럼 치러 낸 열정과 끈기는 책 곳곳에서 실감나게 전해진다. 우주선 제작 착수 자금 확보를 위해 탐사계획서를 작성했다가 무산된 것만도 여섯 번이다. 전방위로 뻗쳐 있는 정치적 압박과 거대 기업의 방해로 프로젝트 자체가 무산될 위기도 여러 번 겪었고 심지어 2006년에는 명왕성이 태양계에서 퇴출됐다. 탐사 프로젝트 가부를 결정하는 태양계 탐사소위원회(SSES)의 회의 모습은 그 힘겹고 어려웠던 탐사의 여정을 단적으로 보여 준다. 여러 위원들의 반대로 좌초 위기에 빠진 명왕성 탐사 프로젝트를 성사시킨 전설적인 대기 물리학자 도널드 헌텐의 회의 발언이 인상적이다. “젠장! 탐사선이 명왕성에 도착할 때쯤 나는 세상에 없을 겁니다. 설사 살아 있다 해도 그런 상황을 의식할 수 있는 상태가 아닐 거예요. 그래도 이건 우리가 해야 하는 일이 맞습니다.” 인류 역사상 가장 먼 곳을 향해 탐사여행을 떠난 뉴호라이즌스는 2021년 4월 명왕성 궤도의 끝에 도착한 뒤 지구에서 보낸 명령을 받아 전원이 꺼지면서 장렬한 최후를 맞는다. 저자들은 “명왕성을 탐사하기 위해 애쓴 사람들의 이야기는 성공 가능성이 희박했다는 점에서 가슴이 아프고, 언뜻 막다른 길처럼 보이던 순간 아슬아슬하게 빠져나온 일들을 돌이켜보면 어찌 성공할 수 있었을까 싶지만 이 계획은 실제로 성공했다”고 쓰고 있다. 김성호 선임기자 kimus@seoul.co.kr

우주 전문 사이트 스페이스닷컴(Space.com)에서 정리해 19일(현지시간)에 보도한 네오와이즈 혜성에 관한 '빅 퀘스천' 10개를 약간 가공해 소개한다. 북반구 별지기들에게 큰 기쁨을 주고 있는 네오와이즈 혜성은 어떤 특별한 점이 있을까? 지난 3일 네오와이즈 혜성은 태양에 가장 가까운 근일점에 도착했으며, 오는 23일 지구에 가장 근접하는데, 이때 거리는 약 1억㎞로 지구와 태양 거리의 약 3분의 2 지점까지 다가온다. 네오와이즈 혜성의 가장 특이한 사실은 지금 지구 하늘을 떠나면 6800년 후에나 다시 돌아오는 장주기 혜성이라는 점이다. 따라서 지난번 도래 때는 인류가 자연과 악전고투하면서 살던 구석기 시대였다는 뜻이다. 네오와이즈가 다음번에 도래할 때는 과연 인류가 어떤 상황에 있을지 자못 궁금하다. 참고로, 지난 1975년 발견된 웨스트 혜성은 현재까지 가장 긴 주기를 가진 혜성의 하나로 기록되고 있는데, 그 주기가 무려 55만 8300년이다. 1. 네오와이즈 혜성은 무엇인가? 공식적인 이름이 C/2020 F3으로 불리는 네오와이즈 혜성은 올해 3월 27일 미 항공우주국(NASA)에서 발사한 광역적외선 우주망원경(WISE)을 이용해 지구에 근접하는 천체를 찾는 네오와이즈 프로젝트에 의해 발견되어 이 같은 이름을 얻었다. 혜성은 크게 머리와 꼬리로 구분된다. 머리는 다시 안쪽의 핵과, 핵을 둘러싸고 있는 코마로 나누어진다. 핵이 탄소와 암모니아, 메탄 등이 뭉쳐진 얼음덩어리라는 사실이 최초로 밝혀진 것은 1950년 하버드 대학의 천문학자 위플에 의해서였다. 그러니 혜성의 정체가 제대로 알려진 것은 반세기 남짓밖에 되지 않은 셈이다.2. 네오와이즈 혜성을 볼 수 있을까? 물론 볼 수 있다. 그것도 맨눈으로 관측이 가능하다. 그만큼 네오와이즈 혜성이 밝기 때문이다. 특히 혜성이 위도 45도의 극지방에 있기 때문에 해 뜨기 직전 새벽과 해 진 직후 저녁 둘 다 볼 수 있다. 7월 17일부터는 혜성이 큰곰자리의 북두칠성에 방면으로 들어서기 시작했다. 현재 북두칠성 아래를 지나는 이 혜성을 관측하려면 해진 직후나 새벽녘 시간에 가능하다. 그러나 현재 약 3등급 이하로 밝기가 떨어져 초보자가 찾아내기엔 약간 어려울 수도 있다. 발견 요령은 일몰한 시간 후 서북쪽으로 북두칠성 됫박 아래를 쌍안경으로 찬찬히 훑어보는 것이다. 3. 천체망원경이 필요한가? 고배율의 천체망원경은 필요치 않다. 네오와이즈는 밝아서 약간 숙련된 별지기라면 쉽게 발견할 수 있다. 단, 현재 한국은 장마철이라 대기 중에 수증기가 많아 시야가 좋지 않다. 10배율 안팎의 쌍안경이나 작은 천체망원경으로 관측한다면 충분히 혜성을 즐길 수 있다. 어쨌든 이번 혜성은 1997년 헤일밥 혜성 이후 거의 사반세기 만에 우리나라에서 맨눈으로 관찰할 수 있는 밝은 혜성이다. 4. 이 혜성은 밤하늘에서 어떻게 보이나? 빛공해가 적고 하늘 상태가 아주 좋은 곳이라면 맨눈으로 볼 때 네오와이즈는 안드로메다 은하를 맨눈으로 볼 때처럼 흐릿한 빛뭉치에 꼬리가 달린 모습으로 보인다. 물론 빛공해가 심한 도시에서는 보기 어려울 것이다. 쌍안경이나 작은 망원경을 챙겨 어두운 곳으로 가선 관측한다면, 당신은 6800년의 사이클에 참여해 아름다운 혜성의 모습을 즐길 수 있다. 5. 이 혜성에는 물이 얼마나 있을까? 네오와이즈는 ‘올림픽 수영 경기장 풀 1300만 개 정도를 채울 수 있는 물’을 갖고 있다고 NASA 제트추진연구소 연구원 에밀리 크레이머 박사가 지난 15일 기자회견에서 밝혔다. 그리고 “대부분의 혜성은 반은 물, 반은 먼지로 구성되어 있다”고 덧붙였다.6. 네오와이즈는 꼬리가 하나인가? 여느 혜성처럼 네오와이즈도 두 개의 꼬리를 갖고 있다. 혜성의 꼬리는 코마의 물질들이 태양풍의 압력에 의해 뒤로 밀려나서 생기는 것이다. 이 황백색을 띤 꼬리는 태양과 반대방향으로 넓고 휘어진 모습으로 생기며, 태양에 다가갈수록 길이가 길어진다. 꼬리가 긴 경우에는 태양에서 지구까지의 거리 2배만큼 긴 것도 있다. 태양에 가까이 다가가면 두 개의 꼬리가 생기기도 하는데, 앞에서 말한 먼지꼬리 외에 가스 꼬리 또는 이온 꼬리라고 불리는 것이 생긴다. 태양 반대쪽으로 길고 좁게 뻗는 가스 꼬리는 이온들이 희박하여 눈으로는 잘 보이지 않지만, 사진을 찍어 보면 푸른색을 띤 꼬리가 길게 뻗어 있는 것을 볼 수 있다. 네오와이즈의 꼬리는 나트륨 성분으로 이루어져 있다. 7. 네오와이즈는 얼마나 큰가? 적외선 관측 결과 혜성의 핵 지름은 5㎞ 내외로 추정된다. 이 같은 크기는 보통 혜성 크기의 평균치라고 크레이머 박사가 밝혔다. “네오와이즈의 밝기는 아주 드문 예”라고 설명하는 크레이머 박사는 “우리가 흔히 보는 이 정도 크기의 혜성은 보통 태양으로부터 너무나 멀리 떨어져 있기 때문에 어둡게 보이지만, 네오와이즈는 태양과 지구로부터 그리 멀지 않은 곳을 지나므로 밝게 보이는 것"이라고 덧붙였다. 8. 네오와이즈는 얼마나 빠른가? 이 혜성의 속도는 약 초속 64㎞에 달한다. 시속으로는 23만1000㎞다. 이는 대략 총알 속도의 64배라고 보면 된다. 지금까지 인간이 만들어낸 가장 빠른 속도는 명왕성 탐사선 뉴호라이즌스가 기록한 초속 20km(시속 7만5200㎞)인데, 이보다 3배 이상 빠르다는 뜻이다. 네오와이즈 임무 수석연구원인 조에 마시에로는 ”혜성이 태양 주위를 도는 지구 속도보다 약 2배 빠르게 움직이고 있지만, 이 빠른 속도가 계속 지속되지는 않을 것“이라고 설명한다. 혜성이 아주 길쭉한 타원형 궤도를 돌기 때문에, 태양과의 거리에 따라 속도가 달라진다. 즉, 태양에 멀수록 속도가 떨어지는 것이다. 네오와이즈는 현재 태양 근일점을 돌아 외부 태양계로 되돌아가는 중이다.9. 이 혜성이 지구와 충돌할수 있나? 지구와 충돌한 우려는 전혀 하지 않아도 된다. 혜성의 궤도는 지구의 궤도 평면과 어긋나 있을 뿐 아니라, 23일 지구에 가장 가까이 접근할 때도 지구-태양간 거리의 3분의 2인 1억km나 된다. 오히려 수성 궤도에 더 가까운 지점이다. 10. 이 혜성은 성간공간에서 온 것인가? 네오와이즈 혜성의 출발지는 태양계 내부다. 지금까지 발견된 성간공간에서 태양계로 진입한 천체는 단 두 개로, 오우아무아와 보리소프 혜성이다. ”우리는 이것이 성간 천체가 아님을 알고 있다. 혜성의 움직임을 보면 태양의 중력에 구속되어 있음을 알 수 있다”고 밝히는 크레이머 박사는 “이것은 매우 빠르게 내부 태양계로 들어왔다가 다시 돌아가는 중인데, 앞으로 6800년 후에 다시 돌아올 것”이라고 덧붙였다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

태양계 9번째 행성은 지난 몇 년간 과학자들 사이에서 격렬한 논쟁을 불러일으킨 주제였다. 본래 태양계 9번째 행성으로 지목된 명왕성은 처음에는 지구 크기의 행성으로 생각되었으나 이후 관측에서 행성이라고 부르기에는 상당히 작은 천체라는 사실이 밝혀졌다. 결정적으로 태양계 가장자리에 비슷한 크기의 왜소 행성이 생각보다 많다는 사실이 밝혀지면서 명왕성은 9번째 행성의 지위를 상실했다. 결국 태양계의 행성은 8개뿐이었다. 하지만 이것은 논쟁의 시작에 불과했다. 이후 천문학자들은 태양계 가장자리 천체의 궤도가 특이하다는 사실을 발견하고 혹시 지금까지 발견하지 못한 9번째 행성이 중력을 행사한 결과가 아닌지 의심했다. 반면 다른 과학자들은 굳이 9번째 행성의 존재 없이도 얼마든지 궤도를 설명할 수 있다고 맞섰다. 논쟁을 끝낼 수 있는 가장 좋은 방법은 9번째 행성을 망원경으로 관측하는 것이지만, 현재까지 누구도 이를 발견하지 못했다. 그런데 일부 과학자들은 9번째 행성을 발견하지 못하는 다른 이유가 있다고 생각한다. 예를 들어 9번째 행성이 사실은 행성이 아니라 빅뱅 초기에 만들어진 행성 질량의 초미니 블랙홀인 원시 블랙홀(Primordial black holes)이라는 가설이다. 원시 블랙홀은 블랙홀 연구에 지대한 영향을 미친 스티븐 호킹 박사의 주요 이론적 예측 중 하나로 만약 존재한다면 행성 질량이라도 크기는 볼링공 하나 수준에 불과해 사실상 관측이 불가능하다. 미국 하버드 대학의 과학자들은 관측이 불가능해 보이는 초미니 블랙홀이라도 관측할 방법이 있다는 연구 결과를 천체물리학 저널 회보(Astrophysical Journal Letters)에 발표했다. 연구팀이 주목한 기회는 태양계 외곽에 존재하는 얼음 천체의 모임인 오르트 구름(Oort cloud)이다. 오르트 구름은 장주기 혜성의 고향으로 알려져 있는데, 연구팀은 이 얼음 천체가 블랙홀의 중력에 잡혀 흡수되는 시나리오를 가정했다. 만약 이런 일이 일어난다면 블랙홀 주변에 강착원반과 제트가 형성되면서 갑자기 에너지가 방출되는 플레어 현상이 일어난다. 연구팀은 현재 건설 중인 차세대 망원경인 LSST(Legacy Survey of Space and Time)의 성능이면 이 플레어를 검출할 수 있다고 주장했다. LSST는 8.4m 지름 주경을 지닌 망원경에 32억 화소의 고성능 이미지 센서를 결합한 천체 관측 장비로 하늘 전체를 상세히 관측할 수 있는 것이 특징이다. 그런 만큼 원시 블랙홀의 플레어 현상이 일어난다면 가장 먼저 알아낼 가능성이 크다. 물론 운이 없다면 우연히 오르트 구름 천체가 블랙홀 주변을 지나는 일이 100년간 일어나지 않을 수 있기 때문에 실제로 원시 블랙홀이 있다고 해도 LSST로 알아낼 기회가 없을 수도 있다. 그러나 만약 9번째 행성이 실제로 원시 블랙홀이라는 증거를 발견한다면 이는 단순히 새로운 행성을 추가하는 게 아니라 엄청난 과학적 성과로 남게 될 것이다. 따라서 미리 그 가능성을 인지하고 연구할 필요가 있다. 9번째 행성의 실체가 무엇이든 간에 이를 밝혀낸 과학자는 전 세계의 주목을 받게 될 것이다. 과연 그 영예를 누가 차지하게 될지 궁금하다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지금으로부터 5년 전인 지난 2015년 7월 14일 오후 8시 49분 57초(한국시간) 미 항공우주국(NASA)의 뉴허라이즌스호가 성공적으로 명왕성에 근접 통과한 후 ‘저승신’의 모습을 지구로 보내왔다. 그간 제대로 된 ‘증명사진’ 한 장 없던 실제 명왕성이 모습을 드러난 순간으로 복숭아빛을 발하는 사진에 지구촌은 열광했다. 　당시 뉴허라이즌스호는 9년이 넘는 대장정 끝에 명왕성에서 1만2500㎞ 떨어진 지점을 통과하며 명왕성과 그 위성인 카론의 생생한 모습을 카메라에 담아 지구로 전송했다. 덕분에 인류는 태양계 외곽의 얼음 세상인 명왕성에 대해서 많은 새로운 사실을 알게됐다. 전문가들은 뉴허라이즌스호 탐사 이전에도 허블우주망원경 같은 강력한 망원경을 통해 명왕성 표면이 균일하지 않다는 사실은 알고 있었지만, 이렇게 복잡한 지형을 지녔는지는 상상조차 하지 못했다.그로부터 5년이 흐른 최근 뉴허라이즌스호 프로젝트의 책임을 맡은 알란 스턴 박사는 "명왕성은 정말 놀라운 세계였다"는 소감을 남겼다. 그는 "(명왕성은) 심장까지 달고있었다. 할리우드도 이보다 더 잘 구현하지 못했을 것"이라고 회상했다. 총 7억 달러가 투입된 뉴허라이즌스호는 지난 2006년 1월 장도에 올랐으며, 9년 후인 2015년 7월 14일 역사적인 명왕성 근접비행에 성공했다.또한 뉴허라이즌스호는 이후로도 계속 미지의 세계인 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)로 날아가 지난해 1월 1일에는 소행성 아로코스(Arrokoth·과거 명칭은 울티마 툴레)의 근접비행에도 성공했다. 아로코스는 명왕성에서도 16억㎞ 떨어져있으며 태양을 공전하는데 걸리는 시간은 거의 300년이다. 명왕성 탐사 5주년을 맞아 알란 스턴 박사가 꼽은 최고의 명왕성 이미지를 포함, 몇 장의 사진으로 추려봤다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양계에 있는 수많은 위성 가운데 생명체의 존재 가능 가능성 때문에 과학자들이 특별히 주목하는 위성이 있다. 바로 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스다. 이 두 위성은 표면의 얼음 지각과 내부의 따뜻한 물이 뿜어져 나오는 간헐천의 존재가 확인된 위성이다. 아마도 내부에는 액체 상태의 물이 있을 것으로 추정된다. 그런데 내부에 액체 상태의 물이 있을 것으로 추정되는 위성은 이 둘만이 아니다. 태양계의 마지막 행성인 해왕성의 위성 트리톤(Triton) 역시 내부에 바다가 존재할 가능성이 있다. 미 항공우주국(NASA)의 보이저 2호는 1989년 해왕성의 가장 큰 위성인 트리톤의 사진을 찍어 지구로 전송했다. 과학자들은 트리톤의 실제 얼굴을 보고 깜짝 놀랐다. 달보다 작은 얼음 위성에 선명하게 구분되는 복잡한 지형이 있을 뿐 아니라 대기까지 지니고 있었기 때문이다. 반면 크레이터는 매우 적었는데, 이는 지름 2700㎞ 정도의 얼음 위성 표면이 최근에 형성되었다는 의미다. 트리톤의 복잡한 지형을 면밀히 검토한 과학자들은 영하 235도의 트리톤 얼음 지각 아래에 액체 상태의 물이 있을 가능성이 높다고 판단했다. 사실 트리톤는 명왕성만큼 태양에서 멀리 떨어져 있어 표면 온도는 영하 235도에 불과하다. 하지만 유로파나 엔셀라두스처럼 내부 온도는 표면보다 높아 액체 상태의 물이 존재할 수 있으며 이로 인해 표면에서 얼음 화산과 간헐천 등 다양한 지질활동이 발생한다. 예상치 못한 복잡한 지형은 이렇게 해석하면 쉽게 설명할 수 있다. 하지만 보이저 2호는 해왕성을 지나가면서 4만㎞ 떨어진 지점에서 트리톤 표면의 40%만을 관측했을 뿐이다. 더구나 보이저 2호의 오래된 관측 장비를 이용한 만큼 지금 기준으로 보면 데이터가 미흡한 부분이 많다. 따라서 NASA는 차세대 태양계 탐사 프로젝트 후보로 트리톤을 탐사할 트라이던트(Trident) 탐사선을 계획하고 있다.트라이던트는 바다의 신 포세이돈이 든 삼지창에서 이름을 따왔다. 참고로 트리톤은 포세이돈의 아들이며 아버지처럼 삼지창을 들고 등장하는 때도 있다. 현재 추진 중인 계획대로라면 트라이던트는 2026년 발사되어 2038년에 트리톤에 도착하게 된다. 트라이던트의 1차 목표는 보이저 2호가 보지 못했던 트리톤 전체 지형도를 완성하는 것이다. 그것도 최신 관측 장비를 이용해서 매우 상세히 관측할 예정이다. 하지만 얼음 지각 아래에 있는 바다의 존재를 확인하기 위해서는 표면 지형도만으로는 부족하다. 트라이던트는 트리톤의 자기장을 상세히 관측해 내부에 액체 상태의 물이 존재하는지, 존재한다면 분포와 양은 어떻게 되는지를 밝힐 수 있다. 트리톤의 대기 역시 트라이던트가 관측해야 할 주요 목표다. 트리톤의 대기는 매우 희박하지만, 생각보다 강력한 이온층이 존재하며 생각보다 크기도 크다. 보이저 2호는 심지어 구름을 관측하기까지 했다. 달보다 작은 얼음 위성이 예상외로 크고 복잡한 대기를 지닌 이유 역시 과학자들의 궁금해하는 미스터리 중 하나다. 트리톤은 태양계 대형 위성 중 유일하게 행성의 자전 방향과 반대로 공전하는 역행성 위성이다. 따라서 본래 해왕성의 위성이었던 것이 아니라 해왕성 인근 궤도를 공전하던 소행성이 우연히 중력에 의해 포획된 것으로 추정된다. 이름처럼 해왕성의 자식이 아니라 사실은 명왕성의 형제인 셈이다. 트리톤 내부의 바다와 출생의 비밀을 포함해 트라이던트가 풀어야 할 비밀은 너무나 많다. 비록 오랜 시간이 걸리겠지만, 언젠가 그 비밀은 하나씩 풀리게 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

천문학의 대중화를 위해 다양한 활동을 펼치고 있는 미국 천문학자 폴 M. 셔터 박사가 제9 행성의 탐색 상황에 대해 16일 스페이스닷컴에 기고한 칼럼을 소개한다. 지난 몇 년간, 태양계의 가장 바깥쪽 변두리에 새로운 행성이 있을 가능성은 과학자들과 일반인들 모두를 놀라게 했다. 그러나 수년간의 연구와 탐색 끝에도 천문학자들은 그 영역에서 새로운 행성을 발견하는 데 실패했다. 과학자들은 지난 수십 년 동안 해왕성 궤도 너머의 태양계의 영역을 연구해 왔지만, 천문학에 있어 이 과제는 무척 어려운 숙제이다. 사냥감은 매우 작을 뿐만 아니라 엄청 먼 곳에 있다. 이것이 문제 해결을 어렵게 만들고 있다. 1930년에 운좋게 발견된 명왕성 외에, 해왕성 너머 태양계 형성기서 얼어붙은 잔해들로 이루어진 카이퍼 벨트에서 최초로 천체를 발견한 1992년까지 외부 태양계에 대한 천문학자들의 이해는 거의 백지 상태였다. 그 이후로, 연구자들은 카이퍼 벨트 속에서 그러한 천체들을 수천 개 발견하고 분류작업을 계속해왔다. 그들은 ‘해왕성 궤도 너머 가장 먼 천체'(eTNO) 무리를 집중적으로 조사하기 시작했다.2003년 천문학자들은 아마도 가장 이상한 eTNO에 속하는 세드나(Sedna)를 발견했다. 세드나는 명왕성 크기의 약 절반이지만 참으로 기묘한 궤도를 도는 천체다. 1만1000년 동안(기록된 인류 역사의 2배) 세드나는 76AU(1AU는 태양-지구 간의 거리)에서 900AU 이상 날아간 뒤 다시 돌아왔다. 세드나의 궤도는 너무 이상해서 설명이 필요하다. 거의 행성 크기의 세드나가 어떻게 태양계에서 완전히 방출되지 않은 채 그 같이 분리된 궤도를 유지할 수 있을까? 이는 세드나를 끈으로 묶어놓은 다른 것이 있다고 해석할 수밖에 없는 것이다.최근 두 집단의 천문학자 팀이 다른 이상한 eTNO를 발견하기 시작했다. 즉, 비슷한 궤도를 가진 6개의 물체로 이루어진 그룹은 거의 같은 곡률의 타원 궤도를 가졌으며 그 타원들은 모여 있다. 이는 분명 특이한 현상이다. 우연히 이런 종류의 궤도들이 생겼을 리는 없기 때문이다. 천문학자들이 내놓은 가장 좋은 설명은 새로운 행성인 제9 행성이 그 같은 궤도를 만들고 양치기하듯이 몰아가고 있다는 것이다. 천왕성의 이상한 궤도를 연구하다가 해왕성을 발견한 것이 그 선례라 할 수 있다. 그래서 해왕성은 종이와 연필로 발견한 행성이라는 평을 들었다. 어쨌든 그 후로 밀집한 궤도에서 그 같은 eTNO들이 더 많이 발견되었다. 그러나 제9 행성의 문제가 화제가 된 후로는 그 같은 천체들이 더 이상 발견되지 않았다. 만약 제9 행성이 존재한다면 그것은 지극히 작을 뿐 아니라 아주 먼 곳에 있을 것인 만큼 발견하기가 쉽지는 않을 것이다. 만약 발견된다면 그것은 천문학사에 한 획을 긋는 사건이 될 것이다. 일부 천문학자들은 ‘특별한 eTNO’가 그렇게 특별하지 않다고 주장한다. 만약 의도적인 관측을 수행한다면 그 같은 기묘한 궤도를 가진 eTNO를 발견할 가능성이 높다는 것이다. 이는 곧, 이러한 eTNO가 외부 태양계의 신비한 존재에 의해 양치기되고 있지 않다는 뜻이다. 또한 현재 이해하고있는 태양계의 형성으로 9번째 행성의 존재를 예측한다는 것은 어렵다. 제9 행성의 존재에 대한 확실한 증거가 없다면, 천문학 공동체는 외부 태양계에 있는 몇몇 얼음 덩어리의 기묘한 움직임으로 흔들리지는 않을 것이다. 그래서 지금은 새로운 행성에 대한 탐색이 계속되고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

90년 전인 1930년 2월 18일 고졸의 아마추어 천문가 클라이드 톰보가 한때는 ‘제9의 행성’이었던 명왕성을 발견해 세상을 놀라게 했다. 세계의 천문학자들의 로망이라 할 수 있는 명왕성 발견은 천문학사의 한 페이지를 장식할 만한 쾌거였다. 그러나 이 발견 뒤에는 한 여성 수학자의 땀이 서려 있다는 사실은 거의 알려져 있지 않다. 천문학자 퍼시벌 로웰 밑에서 일한 엘리자베스 윌리엄스가 바로 그 수학자로, 제9 행성의 존재를 최초로 이론화했다. 로웰은 제9 행성의 발견이라는 숙원을 이루지 못한 채 죽었지만, 그 꿈은 천문대의 신참인 톰보에 의해 몇 년 뒤에 이루어지게 되었다. 두 사람의 명왕성 탐색은 윌리엄스의 계산에 의존했지만, 그 수학과 수학자는 역사의 뒤편으로 사라져 잊혀지고 말았다. 세상에 알려지지 않은 '컴퓨터'라 불린 여성 수학자　 로웰 천문대 천문학 박사과정 학생인 캐서린 클라크는 “퍼시벌 로웰이나 클라이드 톰보에 대해서는 많은 사실들이 알려져 있지만, 명왕성 발견을 뒷받침한 계산을 수행했던 엘리자베스 윌리엄스에 대해서는 불행하게도 그렇지 못하다”고 스페이스닷컴에 밝혔다. 이러한 계산은 명왕성 존재를 탐색하는 데 필수적이었다. 애초 천왕성과 해왕성의 궤도 오차에서 제9 행성의 존재가 예측되었던 것이다. 그러나 그 위치를 찾아내는 데는 매우 복잡한 수학이 필요했고, 윌리엄스를 비롯한 다른 수학자들이 천문대에서 그 같은 계산 작업을 수행했다. 당시에는 컴퓨터가 없었기 때문에 일일이 사람의 손으로 계산작업이 이루어졌는데, 이를 담당한 인력은 거의 여성들로, ‘컴퓨터’라고 불리었다. 윌리엄스는 해왕성과 천왕성 궤도의 불일치에 기초하여 미발견 행성의 크기와 위치를 계산했다. 1930년 마침내 톰보가 태양계 가장자리에서 천천히 움직이는 천체를 찾아냈을 때 윌리엄스의 계산은 빛을 보았다. 클라크는 “그녀의 계산에서 특정 결과가 도출되었으므로 매우 흥미로운 사실”이라고 덧붙였다.하지만 발견 당시 윌리엄스는 그곳에 없었다. 1922년 윌리엄스는 결혼했고, 로웰의 미망인은 결혼한 여성을 고용하는 것이 부적절하다고 생각했기 때문에 그녀를 해고했던 것이다. 윌리엄스 부부는 자메이카의 하버드 천문대에서 일자리를 얻었다. 1935년 윌리엄스는 남편을 사별하고 뉴햄프셔로 이사하여 빈곤 속에서 불우하게 죽었다. "우리는 여성 과학자들에게 큰 빚을 지고 있다"　 클라크는 지난달 호놀룰루에서 열린 미국천문학회 235차 회의에서 로웰 천문대 역사가 케빈 쉰들러와 협동한 윌리엄스과 그녀의 연구에 대해 발표했다. 그녀는 윌리엄스 연구에 뛰어들게 된 것은 “여성이 당시 천문학의 어떤 분야에서 활동했으며, 그들이 천문학에 기여했던 부분을 보다 잘 이해하고 싶었기 때문”이라고 밝히면서 “그들이 수행했던 계산은 아주 복잡하고 지루한 작업으로 난 도저히 할 수 없었던 일”이었다고 덧붙였다. 그러나 윌리엄스는 고급 수학이 필요한 그러한 작업에 특히 재능이 있었고, 특이하게도 한 손으로 글을 쓰고 다른 손으로는 프린트를 하는 양손잡이였다고 클라크는 밝혔다. 물론 이 같은 끔찍한 계산은 오늘날 모두 컴퓨터에 의해 이루어지고 있다. “우리는 요즘 최첨단 컴퓨터에 크게 의존하여 업무를 수행하고 있으며, 이를 통해 정말 멋진 과학을 만들 수 있다”고 말하는 클라크는“과거에 천문학자들이 어떻게 일을 했는가를 아는 것은 곧 역사를 뒤돌아보는 일이며, 특히 초기에 어려운 계산작업을 수행한 여성 연구자들에게 크게 빚을 지고 있다는 사실을 알 수 있다”고 설명한다. 윌리엄스의 업적이 잊혀진 것은 과학사에서 이제껏 여성이 어떤 대우를 받았는가를 단적으로 보여주는 하나의 사례에 불과하다고 밝히는 클라크는 “그늘진 곳에서 일했지만 그들은 천문학에 기여하고 있었다”고 강조한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지금으로부터 정확히 30년 전인 지난 1990년 2월 14일, 인류 역사상 ‘가장 철학적인 천체사진'이 촬영됐다. 바로 ‘창백한 푸른 점'(Pale Blue Dot)이라는 제목으로 유명한 작품이다. 지금도 널리 읽히고 있는 과학서적 ‘코스모스’의 저자이자 미국의 유명 천문학자인 칼 세이건(1934~1996)은 당시 명왕성 부근을 지나고 있던 보이저 1호의 망원 카메라를 지구 쪽으로 돌려 지구의 모습을 찍어보자고 제안했다. 그리고 이날 태양계 바깥으로 향하던 보이저 1호는 카메라를 지구 쪽으로 돌려 지구-태양 간 거리의 40배인 60억㎞ 거리에서 지구의 모습을 잡아냈다. 그 사진 속에 담긴 우리가 사는 세상은 그저 ‘창백한 푸른 점’에 불과했다. 칼 세이건 박사는 이에대해 “지구는 우주에 떠있는 보잘 것 없는 존재에 불과함을 사람들에게 가르쳐주고 싶었다”는 명언을 남겼다. 지난 12일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 '창백한 푸른 점' 촬영 30주년을 맞아 이에대한 경의를 담은 리마스터 사진을 공개했다. 원본사진이 세가지 다른 컬러 필터를 사용해 촬영한 이미지를 편집한 반면 새 이미지는 이를 더 선명하게 보이도록 재조정됐으며 지구를 둘러싼 태양 광선은 하얗게 보이도록 했다.NASA 측은 "업데이트 버전의 ‘창백한 푸른 점’은 현대적인 이미지 처리 소프트웨어와 기술을 사용해 제작됐으며 원본 데이터와 촬영 당시의 의도에 대한 존중을 담았다"고 밝혔다. 물론 업데이트 버전의 이 사진 역시 지구는 그저 작은 점에 불과하다. 30년 전 당시 보이저 1호는 지구 뿐 아니라 해왕성과 천왕성, 토성, 목성, 금성도 같이 찍어 가족사진을 완성했지만 이 모든 태양계 행성들은 우주 속에서는 역시 먼지 한 톨에 불과했다.칼 세이건 박사는 저서 ‘창백한 푸른점’에서 다음과 같은 육성 소감을 남겼다. “다시 저 점을 보라. 저것이 우리의 고향이다. 저것이 우리다. 당신이 사랑하는 모든 사람들, 당신이 아는 모든 이들, 예전에 삶을 영위했던 모든 인류들이 바로 저기에서 살았다.우리의 기쁨과 고통의 총량, 수없이 많은 그 강고한 종교들, 이데올로기와 경제정책들, 모든 사냥꾼과 약탈자, 영웅과 비겁자, 문명의 창조자와 파괴자, 왕과 농부, 사랑에 빠진 젊은 연인들, 아버지와 어머니들, 희망에 찬 아이들, 발명가와 탐험가, 모든 도덕의 교사들, 부패한 정치인들, 모든 슈퍼스타, 최고 지도자들, 인류 역사 속의 모든 성인과 죄인들이 여기 햇빛 속을 떠도는 티끌 위에서 살았던 것이다. 지구는 우주라는 광막한 공간 속의 작디작은 무대다. 승리와 영광이란 이름 아래, 이 작은 점 속의 한 조각을 차지하기 위해 수많은 장군과 황제들이 흘렸던 저 피의 강을 생각해보라. 이 작은 점 한구석에 살던 사람들이, 다른 구석에 살던 사람들에게 보여주었던 그 잔혹함을 생각해보라. 얼마나 자주 서로를 오해했는지, 얼마나 기를 쓰고 서로를 죽이려 했는지, 얼마나 사무치게 서로를 증오했는지를 한번 생각해보라. 이 희미한 한 점 티끌은 우리가 사는 곳이 우주의 선택된 장소라는 생각이 한갓 망상임을 말해주는 듯하다. 우리가 사는 이 행성은 거대한 우주의 어둠에 둘러싸인 한 점 외로운 티끌일 뿐이다. 이 어둠 속에서, 이 광대무변한 우주 속에서 우리를 구해줄 것은 그 어디에도 없다. 지구는, 지금까지 우리가 아는 한에서, 삶이 깃들일 수 있는 유일한 세계다. 가까운 미래에 우리 인류가 이주해 살 수 있는 곳은 이 우주 어디에도 없다. 갈 수는 있겠지만, 살 수는 없다. 어쨌든 우리 인류는 당분간 이 지구에서 살 수 밖에 없다. 천문학은 흔히 사람에게 겸손을 가르치고 인격형성을 돕는 과학이라고 한다. 우리의 작은 세계를 찍은 이 사진보다 인간의 오만함을 더 잘 드러내주는 것은 없을 것이다. 이 창백한 푸른 점보다 우리가 아는 유일한 고향을 소중하게 다루고, 서로를 따뜻하게 대해야 한다는 자각을 절절히 보여주는 것이 달리 또 있을까?”　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양계에서 화성 다음에는 목성이 존재하지만 그전에 한번 지나가야 할 곳이 있다. 바로 소행성대(asteroid belt)라 불리는 곳인데 이곳에는 수많은 소행성이 옹기종기 모여있다. 최근 미국 MIT 대학 등 공동연구팀이 소행성 '팔라스'(2 Pallas)의 생생한 이미지를 분석한 연구결과를 학술지 네이처 자매지인 네이처 천문학(Nature Astronomy) 10일자에 발표했다. 칠레에 있는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT) 이미지 장비인 ‘스피어'(SPHERE)로 촬영한 팔라스는 연구팀의 표현대로 골프공을 연상시킨다. 실제 골프공의 모양처럼 수많은 크레이터로 가득차 있기 때문. 팔라스는 ‘올베르스의 역설’로 유명한 천문학자 하인리히 올베르스가 1802년 발견한 소행성 2번이다. 지름은 545㎞로 추정되며 공전주기는 4.6년이다. 앞서 1801년 인류가 최초로 발견한 소행성은 '세레스'(1 Ceres)로 지금은 명왕성, 에리스와 함께 행성과 소행성의 중간단계인 왜소행성으로 재분류됐다.이번에 연구팀은 팔라스의 표면에서 지름 30㎞ 이상의 크레이터 36개를 확인했다. 이는 지구의 ‘칙술루브 크레이터’ 직경의 약 5분의 1 정도 크기다. 칙술루브 크레이터는 지금으로부터 6600만 년 전 지금의 멕시코 유카탄 반도에 거대한 소행성이 떨어지면서 생긴 것으로 이 영향으로 백악기 말 공룡을 비롯한 당시 지구 생명체의 약 70%가 사라졌다. 　 논문의 선임저자인 마이클 마셋 연구원은 "팔라스는 세레스나 베스타보다 약 2~3배 정도 더 많은 충돌을 겪었다"면서 "이는 다른 소행성대에 있는 천체에 비해 마치 경주차처럼 상당히 기울어진 궤도를 빠르게 돌고있기 때문"이라고 설명했다. 이어 "아직 왜 팔라스가 특이한 궤도를 갖게됐는지 알지 못한다"면서 "팔라스의 수많은 크레이터는 격렬한 충돌의 역사를 의미한다"고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

한국천문연구원 우주과학본부 연구팀은 지난해 12월 20일 외계행성탐색시스템(KMTNet) 칠레관측소 망원경으로 태양계 바깥에서 날아온 ‘보리소프 혜성’이 지구로부터 약 2억 9000㎞ 떨어진 지점을 지나고 있는 것을 촬영하는데 성공했다고 20일 밝혔다.보리소프 혜성은 지난해 8월 30일 우크라이나 출신 아마추어 천문가 게나디 블라디미로비치 보리소프가 처음 발견했다. 외계 기원 천체는 2017년 10월 미국 하와이대 연구진이 발견한 소행성 ‘오우무아무아’이 처음이지만 혜성으로써는 보리소프 혜성이 처음이다. 보리소프 혜성은 발견 직후 지구공전궤도 근처에 있는 근지구소행성으로 알려졌지만 이후 국제천문연맹(IAU)에서는 추가 분석을 통해 명왕성 궤도 바깥, 먼 우주에서 날아온 혜성이라는 사실을 확인했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 단백질을 빠르게 냉각시켜 원래 모습 그대로 관찰할 수 있는 기술을 활용해 암 발생과 확산, 전이 원인이 되는 단백질 구조를 밝혀냈다. 카이스트 생명과학과, 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 공동연구팀이 암세포에서 많이 만들어지고 암의 진행을 촉진시키는 것으로 알려진 단백질의 구조를 규명하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 17일자에 발표했다. 사람의 DNA 사슬을 모두 풀면 지구에서 명왕성까지 연결할 수 있을 정도의 길이이지만 히스톤이라는 단백질 덕분에 작은 세포 핵 속에 들어가 있다. 히스톤은 DNA 유전정보를 복제하거나 유전정보를 읽어 단백질을 만들 때도 중요한 역할을 하는 물질이다. 문제는 DNA 사슬을 조절하는 과정에서 히스톤이 뭉치거나 엉키게 되면 유전정보의 손실이나 과발현이 발생해 암을 비롯한 각종 질병이 발생하게 된다. 연구팀은 이런 과정이 제대로 작동하도록 제어하는 히스톤 샤폐론 단백질, 특히 ATAD2의 분자구조와 작용 메커니즘을 밝혀낸 것이다. ATAD2 유전자는 전립선암, 대장암, 췌장암 등 여러 암에서 많이 발견되는데 이 유전자가 많이 발현되는 경우 암은 전이가 쉽게 되고 악성인 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 이 때문에 ATAD2에 대한 임상적 연구는 많지만 실제 세포 내에서 기능과 메커니즘이 명확히 밝혀지지는 않았다.연구팀이 이번에 활용한 기기는 ‘초저온 전자현미경’이다. 이는 2017년 노벨화학상을 받은 자크 두보쉐 스위스 로잔대 교수, 요아킴 프랑크 미국 컬럼비아대 교수, 리처드 핸더슨 영국MRC분자생물학연구소 박사가 개발한 것으로 단백질 같은 복잡한 생체조직을 수 밀리세컨드라는 짧은 시간에 영하 190도까지 냉각시켜 얼음결정이 생기지 않고 원래 모습을 그대로 유지하도록 해 원자수준의 해상도로 관찰할 수 있도록 해주는 기술이다. 연구팀에 따르면 ATAD2는 생체 에너지를 이용해 나선형 구조에서 고리 구조로 변형되면서 암을 유발시키며 악성화되는 것으로 확인됐다. 송지준 카이스트 교수는 “이번 연구는 초저온 전자현미경 같은 첨단 생물물리학적 기술을 활용해 암과 관련된 단백질 구조는 물론 작용메커니즘을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “이번 발견을 바탕으로 해당 단백질을 표적으로 하는 신약후보 물질 발굴이 가속화될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주의 크기나 거리를 실감하려면 어떻게 해야 할까? ‘우주 체험 교실’의 출발점은 딱 하나다. 바로 나의 크기에서부터 짚어나가야 한다는 것이다. 이때 편의상 대략 사람의 키를 1m로 친다. 키 작은 아이들도 생각해주자. 지구의 지름은 약 1만3000㎞이니까, 사람 띠로 이 지름을 만들려면 약 1300만 명이 필요하다. 남한 인구의 약 4분의 1이 손을 맞잡는다면 지구 지름만큼 된다는 얘기다. 지구 둘레는 4만㎞이니까, 70억 세계인구가 손을 맞잡는다면 지구를 20바퀴쯤 둘러쌀 수가 있다. 얼마나 많은 인구가 이 조그만 행성 위에서 복작거리면 사는가를 일단 실감할 수 있다. 다음, 지구와 달 사이의 거리는 약 38만㎞다. 지구를 징검다리처럼 우주공간에 약 30개쯤 늘어놓으면 얼추 달까지 닿는다. 생각해보면 달이 그리 멀지 않은 곳에 있다고 하겠다. 빛이 이 거리를 달린다면 1초 남짓 걸린다. 하지만 시속 100㎞로 달리는 차를 타고 밤낮없이 달리더라도 달까지 도착하는 데는 다섯 달, 약 158일이 걸린다. 우리의 척도로는 달도 정말 멀리 있는 셈이다. 참고로, 달의 지름은 지구의 4분의 1 남짓하다. 다음은 훌쩍 건너뛰어 태양까지의 거리를 짚어보자. 지구에서 태양까지의 거리는 약 1억 5000만㎞다. 이게 대체 얼마만한 거리일까? 천문학은 감수성과 상상력을 필요로 한다. 가장 간단한 답으로는, 1초에 지구 7바퀴 반 도는 초속 30만㎞인 빛이 8분 20초 걸려 주파하는 거리다. 초로는 약 500초인데, 달까지 거리의 약 400배에 달하며, 시속 100㎞의 차로 달리면 약 6만2500일이 걸리고. 햇수로는 약 170년이 걸린다. 하늘에서 늘 빤히 보이는 태양, 우리가 해바라기를 즐기는 태양이 실제로는 얼마나 멀리 떨어져 있는 별인가를 실감할 수 있다. 그런데도 그 먼 거리에서 내뿜는 별빛이 이리도 뜨겁다니 참 믿기지 않는 일이지만, 이것이 태양 표면 온도 6000도의 위력이다. 태양이 만약 10%만 지구 가까이에 위치했다면 지구상에는 어떤 생명체도 살지 못했을 것이다. 우리는 부디 태양이 그 자리를 지켜주기만을 기도해야 한다. 달보다 약 400배 멀리 떨어져 있는 태양은 지름의 크기도 달의 약 400배쯤 되는 바람에, 지구에서 볼 때 이 둘이 일직선상에 놓이면 딱 포개져서 개기일식이 된다. 이건 정말 우주적인 우연이라 하겠다. 덕분에 우리는 지구 행성에서 개기일식의 장관을 즐길 수 있게 된 것이다. 참고로, 태양은 지구 지름의 약 109배나 되는 크기다. 60억㎞만 나가도 지구는 한 점 티끌이번에 태양의 반대쪽으로 달려가 보자. 그쪽으로는 우리보다 먼저 달려간 보이저 1호가 있으니, 그 뒤를 졸졸 따라가보면 된다. 인류가 우주로 띄워보낸 ‘병 속 편지’ 보이저 1호는 지구인의 메시지를 싣고 2019년 12월 현재 지구로부터 약 220억㎞ 떨어진 우주 공간을 날고 있는 중이다. 지구-태양 간 거리의 148배이고, 빛으로도 20시간이 더 거리는 아득한 성간공간이다. 미국의 무인 우주 탐사선 보이저 1호가 지구를 떠난 것이 지난 1977년 9월 5일이니까 현재 꼬박 만 42년을 날아가고 있는 셈이다. 목성과 토성 탐사, 그리고 성간 임무를 띤 보이저 1호는 출발한 지 12년 7개월 만인 1990년 2월에 명왕성 궤도에 다다랐다. 지구로부터 약 60억㎞, 40AU(1AU는 지구-태양 간 거리) 되는 거리다. 이쯤 되는 곳에서 보이저 1호에게 예정에 없던 미션 하나가 지구로부터 날아들었다. 카메라를 지구 쪽으로 돌려 태양계 가족 사진을 찍으라는 거였다. 이때 찍은 태양계 가족 사진 중 지구 부분이 모든 천체사진 중 가장 철학적인 사진으로 불리는 유명한 ‘창백한 푸른 점'(The Pale Blue Dot)이다.지구로부터 61억㎞ 떨어진 곳에서 찍은 이 사진을 보면 지구는 망망대해 같은 우주공간에 떠 있는 희미한 점 하나에 지나지 않는다. 미 항공우주국(NASA)에서 동그라미를 쳐주지 않았다면 알아보기도 힘든 점이다. 황도대의 희미한 빛줄기 위에 떠 있는 한 점 티끌이 바로 지구다. 아침 햇살 속에 떠도는 창 앞의 먼지 한 점과 다를 게 없어 보인다. 이 티끌의 표면적 위에 아웅다웅하는 70억 인류와 수백만 종의 생물들이 살아가고 있는 것이다. 이 정도의 거리만 나가도 지구는 거의 존재를 찾아보기 힘들게 된다. 태양계도 이토록 드넓은 동네임을 알 수 있다. 보이저 1호가 태양계를 벗어나 성간 간으로 진입한 것은 2012년 8월로, 탐사선을 스치는 태양풍 입자들의 움직임으로 확인되었다. 보이저 1호는 어느 천체의 중력권에 붙잡힐 때까지 관성에 의해 계속 어둡고 차가운 우주로 나아갈 운명이다. 연료인 플로토늄 238이 바닥나는 2020년께까지 보이저 1호는 아무도 가보지 못한 태양계 바깥의 모습을 지구로 전해줄 것이다. 태양계를 벗어난 보이저 1호가 먼저 만나게 될 천체는 혜성들의 고향 오르트 구름이다. 하지만 300년 후의 일이다. 이 오르트 구름 지역을 빠져나가는 데만도 약 3만 년이 걸린다. 그 다음부터 4만 동안에는 그 진로상에 어떤 별도 없어 홀로 외로이 날아가야 한다. 약 7만년을 날아간 후 보이저 1호는 18광년 떨어진 기린자리의 글리제 445 별을 1.6광년 거리에서 지날 것이며, 그 다음부터는 적어도 10억 년 이상 아무런 방해도 받지 않고 우리은하의 중심을 돌 것이다. 가장 가까운 별까지 가려면 6만 년 걸린다은하까지 가기 이전에 태양에서 가장 가까운 별인 4.2광년 걸리는 프록시마 센타우리란 별부터 방문해보도록 하자. 가장 가까운 이웃별인 이 별까지 빛이 마실갔다 온다면 8년이 넘게 걸린다. 그 빠른 빛도 우주 크기에 비한다면 달팽이 걸음에 지나지 않는 셈이다. 그렇다면 인간이 가장 빠른 로켓을 타고 간다면 얼마나 걸릴까? 인류가 끌어낼 수 있는 최대 속도는 초속 23km다. 이는 2015년 명왕성을 근접비행한 NASA 탐사선 뉴호라이즌스가 목성의 중력보조를 받아 만들어낸 속도로, 지구 탈출속도의 2배가 넘는다. 대략 총알보다 23배가 빠르다고 생각하면 된다. 뉴호라이즌스에 올라타 프록시마 별까지 신나게 달려보기로 하자. 얼마나 달려야 할까? 1광년이 약 10조㎞니까, 4.2광년은 약 42조㎞다. 이 거리를 뉴호라이즌스가 밤낮없이 달린다면 무려 6만 년을 달려야 한다. 왕복이면 12만 년이다. 가장 가까운 별까지 가는 데도 이렇게 걸린다는 얘기다. 이것이 바로 인류가 외계행성으로 진출할 수 없는 가장 큰 이유다. 우리 인류는 이처럼 우주 속에서 엄청난 공간이란 장벽으로 차단되어 있는 것이다. 그럼 내친 김에 뉴호라이즌스를 타고 우리은하 끝에서 끝까지 한번 가보자. 얼마나 걸릴까? 우리은하는 지름이 약 10만 광년이다. 프록시마까지 간 자료가 있으니까 비례계산을 하면 금방 답이 나온다. 14억 년! 우주 역사의 약 10분의 1에 해당하는 시간이다. 이는 인류에게 거의 영겁이라 할 만하다. 지구상에 나타난 게 몇십만 년밖에 안되는 인류에게 14억 년이란 참으로 긴 세월이다. 장엄하게 빛나던 태양은 점점 체온을 높아가 뜨거워질 것이며, 그때쯤이면 이미 지구는 석탄불 위의 감자처럼 바짝 구워져 염열지옥이 되어버렸을지도 모른다. 그런데 이런 방대한 은하가 우주공간에 약 2000억 개가 있고, 은하간 공간의 평균거리는 수백만 광년이나 된다. 그리고 우주의 크기는 약 940억 광년이라는 NASA 계산서가 현재 나와 있다. 940억 광년이란 인간의 모든 상상력을 동원해도 실감하기 어려운 크기다. 빛의 속도로 지금도 팽창하고 있는 우주는 앞으로도 얼마나 더 커질지는 아무도 모른다. 이처럼 우주는 광대하다. 터무니없이 광대하다. 그래서 어떤 천문학자는 이런 푸념을 하기도 했다. “신이 만약 인간만을 위해 우주를 창조했다면 엄청난 공간을 낭비한 것이다.” 우주의 크기를 체험해보려 한 애초의 우리 계획은 이쯤에서 접는 게 현명하지 않을까? 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

2015년 7월 14일. 인류는 최초로 명왕성 근접 탐사에 성공했다. 미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스 탐사선은 9년에 걸친 대장정 끝에 명왕성에서 1만 2500㎞ 떨어진 지점을 통과하며 명왕성과 그 위성인 카론의 생생한 모습을 카메라에 담아 지구로 전송했다. 덕분에 인류는 태양계 외곽의 얼음 세상인 명왕성에 대해서 많은 사실을 알게 됐다. 뉴호라이즌스호가 보내온 명왕성과 카론의 모습은 생각보다 훨씬 복잡하고 독특했다. 과학자들은 뉴호라이즌스호 탐사 이전에도 허블우주망원경 같은 강력한 망원경을 통해 명왕성 표면이 균일하지 않다는 사실은 알고 있었지만, 이렇게 복잡한 지형을 지녔는지는 상상하지 못했다. 뉴호라이즌스호 탐사 덕분에 과학자들은 명왕성은 물론 태양계 외곽의 천체들인 카이퍼 벨트에 대한 많은 정보를 알아낼 수 있었다. 하지만 인간의 욕심은 끝이 없게 마련이다. 이제 과학자들은 뉴호라이즌스호가 보내온 것 이상의 관측 데이터를 원하고 있다. 뉴호라이즌스호는 시속 8만 4000㎞의 속도로 명왕성과 그 위성들을 관측했다. 탐사선 자체도 무게 478㎏ 정도로 행성 탐사선 중에서는 소형 탐사선에 속한다. 당연히 보내온 정보는 상당히 제한적일 수밖에 없었다. 이를 극복하기 위해 NASA는 뉴호라이즌스호의 개발을 담당했던 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute, SwRI)에 차세대 명왕성 궤도 탐사선 프로젝트를 주문했다. 차세대 명왕성 탐사선은 뉴호라이즌스호처럼 명왕성을 스쳐 지나가는 대신 명왕서의 인공위성이 되어 2년간 명왕성을 상세히 관측하는 것이 1차 목표다. 그리고 가능하다면 명왕성의 위성과 다른 카이퍼 벨트 천체를 관측하는 것이 다음 목표다. 목표를 달성한다면 명왕성과 그 위성에 대해서 뉴호라이즌스호와 비교할 수 없을 만큼 많은 데이터를 확보할 수 있다. 하지만 여기서 한 가지 의문점이 생길 수밖에 없다. 어차피 궤도 탐사선을 보낼 생각이었다면 왜 처음부터 그렇게 하지 않았을까?머나먼 명왕성까지 탐사선을 보내려면 많은 연료가 필요하다. 다시 말해 우주선이 커지고 발사 비용이 올라간다는 이야기다. 과학자들은 이 문제를 극복하기 위해 목성의 자전 에너지를 우주선의 속도로 바꾸는 방법을 사용했다. 문제는 이렇게 해서 빨라진 우주선을 감속하기 어렵다는 것이다. 명왕성 궤도로 진입하기 위해서는 속도를 줄여야 하는데, 그렇게 하려면 뉴호라이즌스호에 본래 탑재했던 것보다 훨씬 많은 연료를 탑재해야 한다. 결국 2006년 발사 당시 기술로는 명왕성을 스쳐 지나가는 것이 최선이었다. 명왕성 궤도선 프로젝트에서는 최신 이온 추진 로켓을 사용한다. 원자력 전지인 RTG로 작동하는 이온 추진 로켓을 사용해 화학 로켓보다 훨씬 적은 연료로도 속도를 가속하거나 감속할 수 있기 때문이다. 사우스웨스트 연구소의 과학자들은 2020년까지 구체적인 우주선 디자인과 예상 비용을 포함한 보고서를 제출할 계획이다. 만약 이 계획이 채택되면 2020년대 후반에 뉴호라이즌스호의 후계자가 다시 명왕성으로 향하게 될 것이다. 뉴호라이즌스호의 명왕성 탐사는 끝이 아니라 시작이 될 것이다. 구체적인 시점을 말하기는 이르지만, 결국 언젠가 인류는 명왕성 궤도 탐사선은 물론 명왕성 표면에도 탐사선을 보내 아직도 많은 비밀을 간직한 명왕성의 미스터리를 풀어낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지난 1월 1일 전세계가 새해맞이에 들썩이던 사이 태양계 끝자락에서는 인류의 피조물이 미지의 세계를 떠도는 천체를 가장 가까이에서 만났다. 지구에서 약 66억㎞ 떨어진 미지의 세계인 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 위치한 이 소행성으 이름은 '2014 MU69'로 세상에 널리 알려진 별칭은 ‘울티마 툴레’(Ultima Thule)다. 지난 12일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 울티마 툴레의 공식적인 이름을 '아로코스'(Arrokoth)로 명명했다고 발표했다. 북미 인디언의 언어에서 따온 아로코스는 '하늘'이라는 뜻으로 국제천문연맹(IAU)의 승인도 받아 천체의 공식명칭이 됐다. 기존에 널리 불렸던 울티마 툴레는 뉴허라이즌스호 프로젝트 팀이 명명했던 것으로, 일각에서 나치와 일부 극우주의자들이 아리안족의 신화 속 고대 국가를 언급할 때 사용하는 용어라는 문제 제기를 해왔다.뉴허라이즌스 프로젝트 책임자인 앨런 스턴 박사는 "아로코스라는 이름은 하늘을 바라보며 별과 세계에 호기심을 가져온 인류의 영감을 반영한다"면서 "이같은 학습욕구가 뉴허라이즌스 미션의 핵심이며 아로코스라는 이름 사용에 적극적으로 동참한 인디언 포하탄족에게 감사한다"고 밝혔다.　 마치 눈사람을 연상시키는 모습으로 눈길을 끈 아로코스는 원래는 각기 다른 2개의 암석 덩어리였다. 그러나 부드럽게 충돌하는 과정을 거치면서 길이 30여㎞의 지금의 모습이 됐다.사실 아로코스는 작은 크기로 위성이나 고리, 먼지 구름 등을 가지고 있지않아 과학자들에게 어떤 영감을 주는 천체는 아니다. 그러나 울티마 툴레는 태양과의 멀고 먼 거리 때문에 그 영향을 거의받지 않은 ‘타임캡슐’이다. 이 때문에 전문가들은 울티마 툴레가 태양계 초기 역사에 대한 단서를 보존하고 있을 것으로 보고있다. 한편 총 7억 달러가 투입된 뉴허라이즌스호는 지난 2006년 1월 장도에 올랐으며, 9년을 날아간 끝에 2015년 7월 역사적인 명왕성 근접비행에 성공했다. 또한 올해 1월 1일 뉴호라이즌스가 아로코스의 근접비행에도 성공하면서 뉴허라이즌스는 역대 인류의 피조물 중 가장 먼 곳의 천체를 근접비행하는 신기록을 세웠다. 아로코스는 명왕성에서도 16억㎞ 떨어져있으며 태양을 공전하는데 걸리는 시간은 거의 300년이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr