태양계 끝자락에 놓인 '바다의 신' 해왕성(海王星)에서 특이한 형태의 폭풍이 발견됐다. 최근 미국 UC 버클리대학 연구팀은 해왕성 적도 부근에서 지구만한 크기의 거대한 폭풍을 포착했다고 밝혔다. 지구에서 무려 45억㎞ 떨어진 멀고 먼 곳에 위치한 해왕성은 지구의 약 4배 정도 크기로, 대기의 특성 때문에 전체적으로 청색으로 보이는 신비로운 행성이다. 인류에게 그 존재가 처음 포착된 것은 1846년이며, 1989년 미 항공우주국(NASA)의 보이저 2호가 해왕성을 스쳐 지나가면서 신비로운 자태를 드러냈다. 공전주기가 165년이나 될 정도로 멀리 위치한 탓에 연구자료는 미흡하지만 해왕성에는 목성에 필적하는 검게 보이는 시속 1600㎞로 부는 지옥같은 폭풍이 존재한다. 카테고리5에 해당되는 지구의 슈퍼태풍이 시속 251㎞ 이상으로 부는 것과 비교하면 얼마나 무시무시한지 알 수 있는 대목. 학계에서는 이를 '대흑점'(Great Dark Spot)이라 부르며 붉게 보이는 목성의 '대적점'(Great Red Spot)과 비교된다. 　 이번에 연구팀이 해왕성에서 새롭게 발견한 것은 이 거대한 폭풍이지만 놀랍게도 검은색이 아니라 밝게 빛난다. 또한 기존의 대흑점이 모두 극지방에서 발견된 것과는 달리 적도 부근에 위치한 것도 특별하다. 이 폭풍은 지구 지름의 3/4 정도 크기인 9000㎞ 이상으로 지난 6월 26일과 7월 2일 하와이 마우나케아 정상에 설치된 켁 천문대에서 관측됐다. 폭풍을 처음 발견한 UC 버클리 대학원생 네드 몰터는 "처음에는 1989년 보이저 2호가 발견한 폭풍으로 착각했다"면서 "정말 기괴하고 밝게 빛나는 미스터리 폭풍"이라고 설명했다. 지도교수인 임크 드 페이터도 "적도 부근에서 발견된 이 폭풍은 해왕성의 대기상태가 얼마나 역동적인지를 보여주는 사례"라면서 "해왕성도 계절이 존재하며 한 계절이 지구의 시간으로 대략 40년 쯤 된다"고 밝혔다. 　 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)의 무인탐사선 ‘주노‘(Juno)가 촬영한 지옥같은 목성의 거대 폭풍 모습이 공개됐다. 지난 4일(현지시간) NASA는 주노가 목성 위를 근접 비행하며 촬영한 원형의 폭풍 사진을 홈페이지를 통해 공개했다. 주위를 삼켜버릴듯 소용돌이처럼 보이는 이 폭풍은 목성의 북반구에 위치해있으며 목성의 상징인 대적점(大赤點·Great Red Spot)처럼 보인다. 태양계에서 가장 강력한 폭풍으로 평가받는 대적점은 목성의 대기현상으로 발생한 일종의 폭풍으로 인간이 처음 목격한 지 300년이 지난 지금까지도 시속 540km의 속도로 불고 있다. 그러나 사진 속 폭풍은 정확히 대적점이 아닌 소적점 'NN-LRS-1'이다. 그 이유는 지구 쯤은 쉽게 삼키는 대적점보다 훨씬 작기 때문이지만 그래도 폭이 무려 6000km에 달한다. 소적점 NN-LRS-1은 지난 1993년 처음 인류와 조우했으며 언제부터 불기 시작했는지는 물론 알 수 없다. 전문가들의 색보정 과정을 거친 이 사진은 지난달 10일 촬영됐으며 당시 주노와 목성의 거리는 1만 1444km다. 사진=NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)과 일런 머스크의 스페이스X는 붉은 행성 화성에 우주비행사를 보낼 것을 계획하고 있으며, 궁극적으로는 화성에 정착촌을 건설하고 식민한다는 원대한 목표를 추진하고 있다. 그런데 과연 화성보다 더 조건이 좋은 곳은 없을까? ‘우주생물학-아웃리치 저널’에 발표된 새 연구는 토성의 위성 타이탄이 식민지로서 더 유리한 조건을 갖추고 있다고 주장한다. 액화 메탄 바다를 가지고 있는 타이탄은 초기 지구와 비슷한 환경을 가진 위성으로 생명이 서식하고 있을 가능성이 아주 높은 곳으로 간주되고 있다. NASA는 홈페이지를 통해 “토성의 최대 위성인 타이탄은 지금까지 우리가 탐사한 천체 중 여러 면에서 지구와 가장 닮은 곳”이라면서 “타이탄의 두터운 대기층과 유기물질이 풍부한 환경은 지구의 빙하기 버전이라 할 수 있다. 생명체가 나타나서 지구 대기에 산소를 펌프질하기 전인 수십억 년 전 지구와 비슷한 환경을 가지고 있다”고 밝혔다. 타이탄은 지름 약 5150㎞로, 목성의 위성 가니메데보다는 작지만 수성보다 크며, 질량도 달의 약 2배나 된다. 또 표면온도가 낮기 때문에 태양계 행성의 위성 중 유일하게 대기를 갖고 있다. 대기의 주성분은 질소이며, 메탄이 액화한 바다를 이루고 있는 것이 카시니 탐사선에 의해 촬영되기도 했다. 타이탄은 어쩌면 미생물을 갖고 있을지 모르며, 적어도 생물 발생 이전의 화학적 상태에 있을 것이라는 점은 분명한 것으로 보인다. 타이탄의 하늘은 메탄과 에탄으로 된 구름으로 뒤덮여 있으며, 또한 대기에는 시안화 아세틸렌과 시안산, 프로판 등 갖가지 유기분자도 발견되었다. 따라서 인간이 숨쉴 수 있는 공기 레시피는 결코 아니다. 중력은 지구의 14% 정도이며, 두터운 구름층으로 인해 방사선은 화성보다 오히려 적다. 또한 다양한 자원을 가지고 있어 에너지를 생산하기는 좋은 환경이다. 논문 저자 아만다 헨드릭스는 공동 저서인 ‘지구를 넘어서: 새로운 고향 행성을 찾아서’에서 타이탄에는 석유와 가스를 만드는 기본물질인 탄화수소가 풍부하다는 사실을 언급하고 있다. NASA의 카시니 탐사선은 지구의 석유와 천연 가스 매장량보다 수천 배 많은 액체 탄화수소가 타이탄에 있음을 탐사했다.​ 이런 여러 가지 이점들 때문에 타이탄은 인류의 미래 식민지로 서서히 부상하고 있는 중이다. ​토성 탐사선 카시니-하위헌스 탐사계획은 NASA와 유럽우주국(ESA), 이탈리아 우주국의 공동 프로젝트로, 1997년 10월 우주선이 지구에서 발사돼 2004년 7월 토성 궤도에 진입했다. 궤도에 진입한 우주선은 카시니 궤도선과 하위헌스 탐사선 등 두 부분으로 되어 있었는데, 이 중 하위헌스 탐사선은 2004년 12월 모선에서 분리돼 2005년 1월 토성의 위성 타이탄의 표면에 착륙해서 배터리가 고갈될 때까지 한 시간 이상 데이터를 송출했다. 카시니 탐사선은 2017년 9월 임무가 끝나면 토성으로 추락시켜 파괴할 예정이다. 한편 NASA는 2030년대까지 인간을 화성에 보낼 계획으로 화성 탐사에 주력하고 있는 중이다. 오는 9월 카시니 미션이 종료되면 NASA와 유럽우주국은 다음 단계의 화성 미션을 계획할 것이라 한다. 천왕성과 해왕성, 그리고 목성의 위성 유로파에 대해서는 탐사 계획을 가지고 있지만, 아직까지 타이탄은 계획서에 오르지 않고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

영어로 ‘플래닛 나인’(Planet Nine)이라 하는 제9행성은 행성 반열에서 탈락하기 전 명왕성을 가리키는 말이었고, 그전에는 제10행성이라 일컬어졌다. 1930년 제9행성 명왕성을 발견한 미국의 클라이드 톰보는 그후로도 로웰 천문대에서 제10행성을 찾는 데 열정을 쏟았다. 천왕성이나 해왕성의 이상 움직임으로 보아 제10행성도 반드시 존재할 거라는 믿음이 퍼져 있었기 때문이다. 그러나 그 이상 정도가 워낙 미미하여 해왕성 경우처럼 계산서를 뽑기는 불가능했다. 그래서 톰보는 몸으로 떼우는 방법을 취했는데, 무려 17년 동안 온 하늘의 70% 이상을 촬영하여 일일이 대조하는 대장정에 올랐던 것이다. 웬만한 끈기로는 엄두도 못 낼 일이었다. 오직 톰보만이 할 수 있었던 일이다. 그러나 끈기의 결과는 허무했다. 16등성보다 밝은 미지의 행성을 결국 발견하지 못했던 것이다. 여담이지만, 이 톰보는 류현진이 뛰고 있는 LA 다저스의 에이스 투수 클레이턴 커쇼의 외할아버지다. 그후로도 제10행성을 찾으려는 노력이 몇몇 사람들에 의해 계속되었지만, 성공하지는 못했고, 명왕성이 행성에서 탈락하는 바람에 명칭만 제9행성 찾기로 바뀌었을 뿐이다. 명왕성이 행성 지위를 잃은 이후 제9행성의 존재 가능성을 처음으로 제기한 건 2014년 채드윅 트루히요 미국 노던애리조나대 교수와 스콧 셰퍼드 미국 카네기과학연구소 연구원이다. 태양에서 200AU 떨어진 거리에 주변 소천체를 중력으로 끌어당기는 미지의 ‘행성 9’가 존재하는 것으로 추정된다고 과학저널 ‘네이처’에 발표했다. 이는 태양에서 명왕성까지의 거리보다도 5배 먼 거리다. 트루히요 교수는 “카이퍼 띠 소천체들의 움직임이 일반적이지 않았는데, 이를 해왕성의 영향으로 보기엔 해왕성과 소천체들 사이의 거리가 너무 멀다”고 설명하면서 카이퍼 띠를 이루는 소천체들이 행성 9의 파편일 수도 있다고 주장했다. 2016년 초에도 행성 9의 존재에 대한 증거를 찾았다는 새로운 주장이 제기되었다. 주인공은 미국 캘리포니아 공과대학(칼텍) 마이클 브라운과 콘스탄틴 배티진 교수로, ‘천문학 저널’에 명왕성 너머에 행성 9가 존재한다는 증거를 찾아냈다고 발표했다. 이 가설은 해왕성 바깥 천체(TNOs)가 보여주는 비정상적인 공전궤도 형태를 설명하기 위해 제기되었는데, 이에 따르면, 행성 9의 공전궤도는 타원형이며 그 주기는 1만 5000년이다. 태양으로부터의 평균 거리는 약 700AU로 태양-해왕성 거리의 20배에 이른다. 그러나 궤도가 크게 찌그러져 있기 때문에 태양에 가장 가까이 접근할 때는 200AU, 가장 멀 때는 1200AU까지 물러나며, 궤도경사각은 30도로 추정했다. 또한 이 행성의 질량은 지구의 10배, 반지름은 2~4배로 예측했다. 마이클 브라운은 제9행성이 천왕성 및 해왕성과 비슷한 얼음 가스행성일 것으로 추정했지만, 과연 이런 거대 행성이 발견될는지는 미지수다. 다만 2014년 유사한 연구에서는 2만 6000 천문단위 이내에 목성급(지구 질량의 318배) 행성은 없다는 결과가 나왔다. 2017년 6월에는 코리 섕크먼 캐나다 빅토리아대 교수팀이 카이퍼 띠 소천체 4개를 정밀 분석했지만 미지의 행성으로부터 영향을 받은 흔적은 찾지 못했다는 논문을 발표했다. 천체망원경으로 해왕성 너머의 우주 영역을 관측하는 ‘태양계 외곽 기원 조사(OSSOS)’를 수행한 결과, 그 같은 결론에 도달했다고 밝혔다. 만약 제9행성이 발견된다면 언론에서 쓰이는 행성 9(Planet Nine)라는 이름을 떼어내고 로마 신화에 나오는 신들의 이름 중 하나를 받게 될 것이다. 국제천문연맹은 최초 발견자가 제시한 이름에 우선권을 부여하여 이를 검토한 뒤 정식명칭으로서 공식 발표하게 된다. 제9행성은 과연 존재할까? 그것은 아무도 모른다. 우주에는 우리 상상을 뛰어넘는 일들이 너무나 많으므로 어느 날 문득 제9행성이 우리 앞에 장엄한 모습을 드러낼지도 모를 일이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

미 항공우주국(NASA)의 무인탐사선 ‘주노'(Juno)가 근접 촬영한 대적점(大赤點)의 지옥같은 모습이 사진으로 공개됐다. 지난 13일(이하 현지시간) NASA는 주노가 대적점 위를 근접 비행하며 촬영한 대적점의 사진을 홈페이지를 통해 공개했다. 이 사진은 지난 10일 주노가 9000km까지 다가가 촬영한 것으로 목성의 상징인 대적점의 모습이 생생히 담겨있다. 사진 속 대적점의 지름은 1만 6350km로 지구 하나 쯤은 쏙 들어갈 수 있을 만큼 엄청난 크기다. 지난 1665년 처음 관측된 대적점은 목성의 대기현상으로 발생한 일종의 폭풍이다. 태양계에서 가장 강력한 폭풍으로 평가받는 대적점은 인간이 처음 목격한 지 300년이 지난 지금까지도 시속 540km의 속도로 불고 있다. 이렇게 오랜 시간 폭풍이 불고 있는 이유에 대해 전문가들은 가스 행성인 목성의 특성상 고체의 표면이 없기 때문에 지구처럼 태풍이 육지에 상륙한 뒤 에너지를 잃고 약해지는 현상이 일어나지 않는 것으로 추측하고 있다.　 주노 수석 연구원 스콧 볼턴 박사는 "주노가 촬영한 원데이터를 지구의 과학자들이 재가공한 이미지"라면서 "대적점의 비밀을 밝히고자 수많은 과학자들이 주노가 얻어낸 데이터를 연구하고 있다"고 밝혔다. 사진=NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Jason Major　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류가 지금까지 발견한 수많은 별 중 가장 크기가 작은 별이 발견됐다. 최근 영국 케임브리지 대학 등 국제 천문학연구진은 지구에서 600광년 떨어진 우리 은하 안에서 토성만한 크기의 별을 발견했다고 발표했다. 태양 밝기의 3000분의 1에서 2000분의 1에 불과할 정도로 침침한 이 별의 이름은 'EBLM J0555-57Ab'(이하 EBLM Ab). 지름이 약 12만 km인 토성만한 EBLM Ab는 태양계에서 가장 큰 행성인 목성과 비교하면 84% 크기다. 태양과 비교하면 차이는 더 확연하다. 태양의 지름은 약 139만 km로, EBLM Ab는 그 10분의 1도 안되는 그야말로 '미니 별'인 셈이다. 특히 EBLM Ab는 자신보다 훨씬 밝고 큰 별인 EBLM J0555-57A의 주위를 돈다. 연구에 참여한 아마우리 트리유 박사는 "당초 연구팀은 EBLM Ab를 별이 아닌 EBLM J0555-57A의 주위를 도는 행성 정도로 생각했다"면서 "두 별을 비유하면 마치 등대 옆에 놓여있는 양초로 보면 된다"고 설명했다. 학계에 관심을 끄는 것은 EBLM Ab가 작은 크기에도 별이 되었다는 사실이다. 일반적으로 어떤 천체가 별이 되기 위해서는 연속적인 수소 핵융합 반응을 안정적으로 유지할 만한 중력을 가져야 한다. 논문의 선임저자인 알렉산더 본 뵈퇴커 박사는 "EBLM Ab는 작은 천체도 별이 될 수 있음을 보여주는 사례"라면서 "질량이 작게 형성된 대부분의 천체는 안정적인 수소 핵융합을 보이지 못해 별이 아닌 갈색왜성(brown dwarf)이 된다"고 설명했다. 이어 "EBLM Ab처럼 작고 침침한 별은 빛의 방해가 덜해 주위에 숨겨진 행성을 찾는 데 도움을 준다"고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미항공우주국(NASA)의 케플러 우주 망원경과 지상의 대형 망원경의 활약으로 현재까지 인류는 수천 개의 외계 행성을 찾아내는 데 성공했다. 물론 지금까지 찾아낸 외계 행성은 우리 은하계에 존재할 수천 억 개 이상의 외계 행성 중 극히 일부에 불과하지만, 이것만으로도 과학자들은 이전에 알지 못했던 새로운 사실을 대거 발견했다. 예를 들어 우주에는 지구보다 좀 더 크지만, 암석으로 된 행성인 슈퍼지구나 목성보다 더 크지만, 수성보다 더 안쪽 궤도를 공전하는 뜨거운 목성이 다수 존재했다. 그리고 최근 연구 데이터 분석을 통해서 과학자들은 미니 해왕성이라는 또 다른 부류의 행성이 존재한다는 사실을 발견했다. 캘리포니아 공대 연구팀이 천문학 저널(The Astronomical Journal)에 발표한 내용에 따르면 외계 행성들은 무작위로 분포하는 것이 아니라 생물학에서 파충류와 포유류를 나눌 수 있듯이 몇 개의 그룹으로 나눌 수 있었다. 특히 슈퍼지구와 미니 해왕성은 서로 특징을 공유하는 것이 아니라 분명한 차이를 보였다. 슈퍼지구는 지구 지름의 1.75배 이하의 크기를 가진 지구보다 큰 암석 행성이며, 미니 해왕성은 지구 지름의 2배에서 3.5배 사이의 행성으로 표면에 수소와 헬륨으로 된 가스를 지닌 미니 가스 행성이다. 이들은 해왕성이나 천왕성 같은 행성이지만, 가스가 적은 형태의 행성으로 추정된다. 흥미로운 사실은 슈퍼지구 크기의 가스 행성이나 미니 해왕성 크기의 슈퍼지구는 찾기 힘들다는 것이다. 동시에 해왕성보다 크고 목성보다 작은 가스 행성 역시 그 수가 적었다. 그 이유는 잘 모르지만, 과학자들은 이것이 우연이 아니라 그렇게 될 수밖에 없는 원인이 있다고 생각하고 있다. 가능성 있는 가설 가운데 하나는 행성이 생성될 때 일정 크기 이하 행성은 초기에 획득한 수소와 헬륨 가스를 모두 잃어버린다는 것이다. 별의 온도가 높지 않은 초기에는 가스를 보존할 수 있지만, 별의 온도가 높아지면 열과 항성풍에 의해 작은 행성의 수소 및 헬륨 가스는 모두 날아가게 된다. 어쩌면 그 크기의 기준이 지구 지름의 1.75~2배 수준일 수 있다. (위 개념도 참조) 다른 설명으로는 일부 슈퍼지구가 어떤 이유로든 약간의 헬륨과 수소 가스를 얻어 부피를 크게 부풀렸다는 것이다. 이 경우 질량으로는 전체의 1% 수준의 헬륨과 수소도 기체이기 때문에 행성의 부피를 많이 증가시킬 수 있다. 물론 현재까지 발견한 외계 행성은 전체 외계 행성 가운데 극히 일부에 불과해 목성보다 작은 행성을 간단히 두 가지 형태로 분류하는 것은 오류의 가능성이 있다. 따라서 앞으로 발사될 차세대 행성 탐사 망원경과 차세대 고성능 망원경을 이용해서 더 많은 외계 행성을 찾고 분석할 필요가 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지구촌 천문학자들이 즐겨 찾는 별 베텔게우스가 최근 가장 선명한 모습을 드러내 화제다.최근 프랑스 파리천문대 등의 국제 천문학자들은 세계 최대 전파망원경 ‘알마’(ALMA)로 포착한 베텔게우스의 모습을 지난 26일(현지시간) 공개했다. 적색 초거성인 베텔게우스는 오리온자리의 좌상 꼭짓점에 있으며 지구와의 거리는 약 650광년으로 별 중에서는 그나마 가깝다. 붉게 타오르는 듯한 베텔게우스의 ‘신상’ 이미지가 볼품없는 것처럼 보이지만 지구와의 거리 때문에 사실 점 수준으로도 촬영하기는 쉽지 않다. 베텔게우스는 여러 모로 흥미로운 별이다. 먼저 베텔게우스의 크기는 태양의 1400배로 50만배나 밝게 빛난다. 만약 베텔게우스를 우리의 태양 자리에 끌어다 놓는다면 목성의 궤도까지 잡아먹을 정도다. 또한 나이가 ‘불과’ 850만년으로 젊디젊지만, 조만간 임종을 앞둔 별이기도 하다. 곧 수명을 다해 초신성으로 폭발할 운명으로 어쩌면 현장에서는 이미 폭발했을지도 모른다. 만약 오늘 초신성으로 폭발했다면 우리는 650년 후에나 ‘우주의 불꽃놀이’를 지켜볼 수 있다. 연구에 참여한 이몬 오고르만 박사는 “수십 년간 베텔게우스를 관측해 왔는데 표면뿐 아니라 내부 온도까지 일정치 않다”면서 “자기장에 의해 온도 변동이 이루어지는 것으로 보이는데 이는 우리 태양과 유사하다”고 설명했다. 이어 “베텔게우스는 태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 별은 아니지만 엄청난 크기 덕분에 알마로 관측하는 데 이상적”이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구촌 천문학자들이 즐겨찾는 별 베텔게우스(Betelgeuse)의 역대 가장 디테일한 이미지가 포착됐다. 최근 프랑스 파리천문대 등 국제 천문학자들은 세계 최대의 전파 망원경인 알마(ALMA·Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)로 포착한 베텔게우스의 모습을 공개했다. 붉게 타오르는 듯한 베텔게우스의 '신상' 이미지가 볼품 없는 것처럼 보이지만 지구와의 거리 때문에 사실 점 수준으로도 촬영하기는 쉽지 않다. 적색 초거성인 베텔게우스는 오리온자리의 좌상 꼭짓점에 위치해 있으며 지구와의 거리는 약 650광년으로 별 중에서는 그나마 가깝다. 베텔게우스는 여러모로 흥미로운 별이다. 먼저 베텔게우스의 크기는 태양의 무려 1400배로 50만 배나 밝게 빛난다. 만약 베텔게우스를 우리의 태양 자리에 끌어다 놓는다면 목성의 궤도까지 잡아먹을 정도.(사진 아래 참조) 또한 나이가 ‘불과’ 850만 년으로 젊디 젊지만, 조만간 임종을 앞둔 별이기도 하다. 곧 수명을 다해 초신성으로 폭발할 운명으로 어쩌면 현장에서는 이미 폭발했을지도 모른다. 만약 오늘 초신성으로 폭발했다면 우리는 650년 후에나 '우주의 불꽃놀이'를 지켜볼 수 있는 셈이다. 　 연구에 참여한 이몬 오고르만 박사는 "수십 년 간 베텔게우스를 관측해왔는데 표면 뿐 아니라 내부 온도까지 일정치 않다"면서 "자기장에 의해 온도 변동이 이루어지는 것으로 보이는데 이는 우리 태양과 유사하다"고 설명했다. 이어 "베텔게우스는 태양계와 가장 가까운 곳에 위치한 별은 아니지만 엄청난 크기 덕분에 ALMA로 관측하기에 이상적"이라고 덧붙였다. 사진=ESO/NAOJ/NRAO)/E. O’Gorman/P. Kervella　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에는 태양처럼 단독으로 존재하는 별만큼이나 두 개의 별이 중력에 의해 서로의 질량 중심 사이를 공전하는 쌍성계가 흔하다. 여기에 다른 별이 끼어들어 삼성계나 사성계가 되는 일도 드물지 않다. 예를 들어 태양에서 가장 가까운 이웃 별인 알파 센타우리의 경우 두 개의 별이 쌍성계를 이루고 적색왜성인 프록시마 센타우리가 그 주변을 도는 삼성계를 이루고 있다. 보통은 같이 태어난 비슷한 질량의 별이 쌍성계를 이루지만, 한쪽의 질량이 훨씬 큰 경우 더 빨리 최후를 맞는 경우도 드물지 않다. 후자의 경우 남은 물질이 뭉쳐서 생긴 천체인 백색왜성, 중성자별, 블랙홀과 일반적인 별이 한동안 같이 공존하게 된다. 그런데 우주에는 일반적인 별만큼이나 이보다 작은 천체인 갈색왜성(brown dwarf)도 흔하다. ‘실패한 별’(failed star)로 불리는 갈색왜성은 행성보다는 크지만, 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하는 데 필요한 질량(보통 태양 질량의 8%, 혹은 목성 질량의 80배)이 부족해 매우 어둡게 보이는 천체다. 따라서 매우 흔하지만, 실제로 관측하기가 어렵다. 과학자들은 죽은 별의 잔재인 백색왜성과 실패한 별인 갈색왜성의 쌍성계가 우리 은하에 드물지 않다고 생각하지만, 둘 다 어두운 천체라 관측은 쉽지 않았다. 최근 국제천문학자 팀은 케플러 우주 망원경 데이터와 SDSS 데이터를 이용해서 ‘WD1202-024’라고 명명된 백색왜성-갈색왜성 커플을 발견했다. 이들은 각기 태양질량의 40%에 달하는 백색왜성과 6.7%에 달하는 갈색왜성으로 놀라운 사실은 두 별이 매우 가까운 위치에서 아주 빠르게 공전하고 있다는 것이다. 이 쌍성계의 공전 주기는 71.2분에 지나지 않는다. 이렇게 공전주기가 짧아진 것은 본래 태양보다 약간 큰 별이었던 동반성이 백색왜성이 되는 과정에서 가스를 방출하면서 갈색왜성의 공전 주기를 줄였기 때문으로 추정된다. 결국, 너무 가까이 다가간 갈색왜성은 표면 중력이 큰 백색왜성에 의해 흡수되는 운명을 맞이하게 된다. 마지막에는 갈색왜성은 사라지고 백색왜성 단독으로 영겁의 세월을 보내게 될 것이다. 이번 관측은 갈색왜성-백색왜성 쌍성계의 존재를 확인했을 뿐 아니라 이들의 독특한 진화과정에 대해서도 중요한 단서를 제공했다. 비록 실패한 별과 죽은 별로 불리지만, 이들은 과학자에게 별 진화의 마지막 단계를 보여주는 소중한 존재다. 모든 사람이 그러하듯 별에도 저마다의 사연이 있고 의미가 있는 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

목성은 태양계에서 가장 큰 행성으로 태양계 전체에 큰 영향력을 행사한다. 지금도 그 영향력이 적지 않지만, 과학자들은 목성이 태양계 초기에 다른 행성의 궤도와 형성에 특히 큰 영향을 미쳤다고 보고 있다. 목성은 태양계 행성 가운데 가장 먼저 형성되었을 가능성이 크며 이로 인해 형성되는 다른 행성에 여러 가지 영향력을 행사할 기회가 많았기 때문이다. 하지만 이와 같은 태양계 행성 모델의 증거를 확보하기는 어려웠다. 오래전에 발생한 사건일 뿐 아니라 목성 등 먼 곳에 있는 행성의 물질을 입수하기 어렵기 때문이다. 미국과 독일의 과학자들은 목성권에 가서 직접 암석 샘플을 채취하는 대신 지구에 떨어진 운석을 연구해서 이 중에서 소행성대와 목성권에서 넘어온 운석들을 분석했다. 운석은 생성되는 위치에 따라서 그 구성이 조금씩 다르기 때문에 본래 있었던 위치를 추정할 수 있다. 연구팀에 따르면 목성권 안쪽과 밖에서 유래한 운석은 그 동위원소 구성이 다르다. 그 이유는 태양계를 형성한 원시 행성계 원반의 중간 위치에서 목성이 형성되면서 원반을 둘로 갈랐기 때문이다. 따라서 역으로 동위원소 구성이 달라지는 시점을 분석하면 목성이 형성된 시점을 추정할 수 있다. 원시 태양계를 비롯한 새롭게 형성되는 별 주면에는 가스와 먼지의 모임인 원시 행성계 원반이 있다. 글자 그대로 원반처럼 생겼는데, 여기에 행성이 형성되면 행성 궤도에 있는 가스와 먼지를 흡수해 토성의 고리처럼 원형의 틈이 형성된다. 연구팀은 동위원소 분석을 통해 원시 행성계 원반이 형성된 지 불과 100만 년 만에 지구 질량 20배 정도 되는 원시 목성이 형성되어 고리에 틈을 만들었다고 분석했다. 그리고 목성에 의해 고리가 둘로 나뉘면서 외행성과 내행성이 나뉘게 되었다. 연구팀에 의하면 목성이 형성된 이후 목성보다 안쪽에 있는 고리에서는 큰 가스 행성이 형성되기 힘들었다. 고리 외곽에서 들어오는 가스와 먼지를 목성이 대부분 흡수하기 때문이다. 대신 목성은 매우 거대해져 태양계에서 가장 큰 행성이 된다. 목성이 가장 먼저 생겼기 때문에 가장 오래 가스를 흡수해 가장 커졌다는 가설은 이전부터 있었으나 구체적인 증거를 제시한 점에서 의미 있는 연구 결과다. 이 연구는 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 발표됐다. 물론 더 정확한 결론을 내리기 위해서는 실제로 목성권에서 암석 샘플을 확보해 조사할 필요가 있다. 가스 행성인 목성 자체에서는 어렵지만, 목성 주변 소행성과 위성에서 단서를 찾을 수 있을 것이다. 당장에는 어렵겠지만, 태양계 생성의 비밀을 풀기 위해 언젠가는 탐사가 이뤄져야 한다. 태양계의 가장 큰 형님인 목성에 대한 연구는 사실 이제 시작이라고 할 수 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

아인슈타인이 예견한 중력렌즈 현상으로 천체의 질량을 구할 수 있는 새로운 측정기법이 개발되었다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 뜨거운 가스 공인 별들은 지구로부터 수십억 킬로미터 떨어져 있다. 그래서 아무리 배율 높은 망원경으로 보아도 하나의 빛점으로밖엔 안 보인다. 반면에 가까운 거리에 있는 행성들은 원판으로 보인다. 새 연구결과에 따르면, 천문학자들은 별의 진화과정에서 종착역에 다다른 '백색왜성'의 질량을 정확히 측정할 수 있는 기법을 개발했다고 한다. 몇 광년이나 떨어진 곳에 있는 불타는 가스 공의 무게를 대체 어떻게 잴 수 있을까? 테리 오스월트 엠브리리들 항공대학 공학 물리학과 교수는 최근 ‘사이언스’에 백색왜성의 질량 측정법에 관한 글을 기고하면서“천문학자들이 별이나 행성, 그리고 은하들의 질량을 잴 수 있는 유일한 방법은 천체들의 중력 상호작용을 이용한 것”이라고 설명했다. 목성 궤도를 도는 위성의 경우, 위성의 궤도에 미치는 목성의 중력을 측정하면 그 질량을 구할 수 있다. 이 같은 방법은 별의 질량 측정에도 적용된다. 우리 은하의 다른 쪽에 있는 모항성의 둘레를 공전하는 행성이 모항성을 끌어당길 때 모항성은 미세한 속도 변화를 보이는데, NASA의 케플러 우주망원경 같은 민감한 장치는 그러한 행성까지 관측할 수 있다고 오스월트 교수는 밝혔다. 이 같은 속도변화를 측정하면 그 별의 질량을 알 수 있다. 쌍성의 경우처럼 두 별이 서로의 둘레를 공전할 때, 천문학자들은 스피드건의 원리인 도플러 효과를 이용해 별들의 공전속도를 알아낼 수 있다. 속도위반을 찍어 벌금 딱지를 날리는 데 사용되는 도로의 감시 카메라도 이 원리를 장착한 것이다. 그는 “별빛의 스펙트럼을 이용해 그 별의 질량을 간접적으로 측정하는 몇 가지 방법도 있지만 그 별의 대기 모델을 정확히 알아야만 가능한 방법인데, 사실 그걸 알기란 불가능한 일”이라고 덧붙였다. 지난 7일자 ‘사이언스’ 온라인판을 통해 발표한 새로운 측정기법은 망원경으로 관측하기 어려운 별과 다른 천체들, 곧 희미한 백색왜성, 블랙홀, 항성계에서 튕겨저나온 떠돌이 행성 등의 질량을 측정할 수 있는 기술이다. 볼티모어 소재의 우주망원경연구소 천문학자들이 주도한 이 연구는 연구자들이 가까운 백색왜성 스타인 2051 B(Stein 2051 B)의 질량을 측정하는 것을 시연해 보였다. 이 새로운 기법은 별빛이 중력에 의해 받는 영향을 이용한 것이다. “아인슈타인의 유명한 방정식 E =mc^2은 질량과 에너지는 같은 것임을 나타낸 것입니다. 빛은 아주 작은 에너지 조각입니다. 그런데 중력에도 영향을 받습니다.” 오스월트 교수의 설명이다. 아인슈타인은 빛도 강한 중력장을 지나올 때 약간 휘어질 것이라고 예측했다. 예컨대, 먼 별빛이 큰 질량을 가진 천체 옆을 자날 때는 경로가 휘어진다는 것이다. 오스월트 교수는 “백색왜성의 뒤쪽 일직선상에 있는 별빛이 지구까지 오면서 약간 경로가 휘어지는 바람에 별은 실제 위치보다 그만큼 다른 곳에 있는 것처럼 보이게 된다. 그래서 백색왜성은 배경의 별을 천천히 가로지르게 되는데, 그 결과 배경의 별이 작은 고리를 그리는 것처럼 보인다”고 밝힌다. 그는 또한 “기본적인 아이디어는 배경 별의 위치변화는 백색왜성의 중력, 곧 질량과 직접 연계되어 있다는 것”이라면서 “그 둘의 함수관계를 밝히면 백색왜성의 질량이 구해진다”고 덧붙였다. 중력에 의해 별빛이 휘어지는 현상을 중력렌즈 효과라 하는데, 이는 아인슈타인이 예측한 것으로, 1919년 태양이 개기일식을 맞을 때 영국의 천문학자 에딩턴이 태양 옆을 지나는 별빛을 측정함으로써 사실로 입증되었다. 심우주에 있는 은하들의 경우, 빛이 오는 경로상에 거대한 질량체가 있으면 빛이 크게 휘어져 고리처럼 보이기도 하는데, 이를 아인슈타인의 고리(Einstein ring)라 한다. 실제로 스타인 2051 B 백색왜성처럼 가까운 거리에서 중력렌즈 현상을 관측할 수 있는 경우는 아주 드물지만, 유럽우주기구(ESA)의 가이아 관측위성 같은 것을 사용하면 이러한 중력렌즈 현상을 보이는 천체들을 더욱 많이 관측할 수 있을 것이며, 그에 대한 연구도 더욱 활발해질 것으로 오스월트 교수는 기대하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

태양계에서 가장 크고 오래된 행성인 목성, 목성의 극지방에 부는 지구 크기만 한 폭풍의 모습이 최근 영상에 담겨 공개됐다. 앞서 지난달 미국 항공우주국(NASA)은 목성 탐사선 ‘주노’(Juno)가 촬영한 사진을 분석한 결과 목성의 남극과 북극 지방 모두에 지구와 맞먹는 크기의 거대한 폭풍이 모여 서로 비벼대는 것을 발견했다고 밝힌 바 있다. 이번에 공개된 영상은 독일의 한 수학자가 주노의 영상관측기 ‘주노캠’이 보내온 이미지 36장을 60여 시간 동안 이어붙여 만든 영상이다.영상을 보면, 목성의 양극은 점과 줄무늬가 그려진 목성의 적도 부근과는 확연히 다른 모습이다. 극지방의 빛깔 역시 우리가 일반적으로 떠올리는 목성의 황토색이 아닌 지구를 닮은 푸른 빛을 띤다. 이번 탐사 프로젝트를 총괄하는 스콧 볼턴 미국 사우스웨스트연구원은 “지구를 뒤흔드는 충격”이라며 “이같은 폭풍이 어떻게 형성이 됐는지, 이런 상태가 어떻게 안정적으로 유지될 수 있는지 등 모든 것이 수수께끼”라고 말했다. 한편 2011년 8월 미국 플로리다 주에서 발사된 주노는 약 4년 11개월간 비행한 끝에 지난해 7월 목성 궤도에 진입했다. 주노는 오는 2018년 2월까지 목성 궤도를 돌며 관측 임무들을 수행할 예정이다. 사진·영상=Sean Doran/Vimeo 영상팀 seoultv@seoul.co.kr

우리에게는 토성의 거대한 고리가 가장 유명하지만, 사실 태양계의 가스 행성들은 저마다 작은 고리를 지니고 있다. 과학자들은 당연히 다른 외계 행성 역시 고리를 가지고 있으며 이 중에는 토성보다 매우 큰 고리를 지닌 행성도 있을 수 있다고 추정하고 있다. 이를 직접 관측하는 일은 현재 과학 기술로도 쉬운 일이 아니지만, 과학자들은 간접적인 방법으로 고리의 증거를 유추할 수 있다. 워릭 대학, 하버드 대학, 밴더빌트 대학, 라이덴 관측소의 연구팀으로 이뤄진 국제 천문학자팀은 태양보다 약간 큰 별인 PDS 110 주변에서 이런 동반 천체의 증거를 찾아냈다. WASP(Wide Angle Search for Planets) 및 KELT(Kilodegree Extremely Little Telescope) 데이터를 조사한 결과 2008년과 2011년에 걸쳐 2.5년 간격으로 수 주간에 걸쳐 별빛이 약해지는 주기적인 식현상(transit·별빛이 다른 동반성 등에 의해 가려서 어두워지는 것)이 관측되었는데, 이는 동반성이나 가스 성운의 존재로는 설명되지 않는 매우 장기간의 밝기 변화였다. 연구팀이 여러 가지 가능한 가설을 검토한 결과 매우 큰 고리를 지닌 천체가 별빛을 가렸을 가능성이 가장 큰 것으로 나타났다. 토성보다 매우 큰 고리를 지닌 행성이 있어서 2.5년 주기로 별빛을 가린다고 보면 밝기 변화를 쉽게 설명할 수 있다는 것이다. 다만 이를 위해서는 행성의 크기가 매우 커야 하는 것으로 나타났다. 예상되는 크기는 최대 목성의 50배 수준으로 이 경우 행성보다 더 큰 천체인 갈색왜성(brown dwarf·목성 질량의 13-80배 사이 질량을 가진 천체)의 가능성도 있다. 물론 이 경우에도 갈색 왜성 주변의 거대 고리를 찾아내는 셈이라서 상당히 흥미로운 과학적 발견이다. 갈색왜성은 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하는데 필요한 질량이 부족해 실패한 별로 불리는데, 태양계에는 존재하지 않지만 우리 은하에 매우 흔한 천체다. 이론적으로는 행성처럼 거대한 고리나 위성을 지닐 수 있다. 다만 결론을 내리기 위해서는 추가 관측이 필요하다. 만약 이 가설이 옳다면 올해 9월에 다시 밝기 변화를 관측할 수 있을 것이다. 국제 천문학자 팀은 더욱 확실한 결론을 내리기 위해 관측을 준비 중이다. 별빛을 가릴 정도로 큰 고리가 실제로 존재한다면 대형 위성 등 다른 중요한 정보 역시 발견될 수 있을 것으로 기대된다. 만약 대형 위성이 존재할 경우 생명체가 목성과 토성의 위성처럼 생명체 존재 가능성을 생각할 수 있어 매우 흥미로운 결과가 될 것으로 보인다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

1977년 지구를 떠난 이래 운행을 계속하고 있는 보이저 1호는 오는 9월 5일이면 만 40년을 맞는다. 태양계를 벗어나 성간공간으로 진입한 유일한 우주선인 보이저 1호는 6월 2일 현재 지구로부터 약 206억km 떨어진 우주공간을 날고 있는 중이다. 이 거리는 지구-태양 간 거리의 139배(139AU)에 해당하는 거리로, 초속 30만km의 빛이 달리더라도 꼬박 19시간이 걸리는 아득한 거리다. 총알 속도의 17배인 초속 17km로 날아가고 있는 722㎏짜리 인간의 피조물 보이저 1호는 인간이 만든 물건으로는 가장 우주 멀리 날아가는 기록을 세우고 있는 중이다. 보이저 1호가 공식적으로 확인된 성간공간 진입 시간은 출발 35년 만인 2012년 8월로, 탐사선을 스치는 태양풍 입자들의 움직임으로 확인되었다. 태양계 최외각의 행성들을 지나온 보이저는 최초로 진입한 성간공간에서 각종 데이터를 지구로 보내오고 있는 중이다. 데이터로부터 최근 확인된 상황은 ​태양으로부터 온 ‘거품(Bubbles) 효과’의 관측으로, 이것이 바로 보이저 1호가 성간공간으로 들어섰다는 사실을 확인해준 것이다. 쌍둥이 탐사선 보이저 1, 2호는 1977년 8월 20일에 2호가 먼저 발사되었고, 1호는 2주 뒤에 발사되었다. 이 같은 발사시간은 176년 만에 이루어지는 태양계 행성 정렬에 맞춘 것이다. 일명 ‘행성간 대여행’이라 불리는 행성의 배치가 행성간 탐사선의 개발에 영향을 주었는데, 이 행성간 대여행은 연속적인 중력 보조를 활용함으로써, 한 탐사선이 궤도 수정을 위한 최소한의 연료만으로 화성 바깥쪽의 모든 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성)을 탐사할 수 있는 여행이다. 본래 태양계 바깥쪽의 거대 행성들을 탐사하기 위해 발사된 보이저 1호는 당시 최신 기술이던 중력 도움을 사용하도록 설계된 탐사선이다. 중력 도움이란 탐사선의 속도를 높이기 위해 중력을 이용한 슬링 숏 기법(새총쏘기)을 말하는 것으로, 행성의 중력을 이용해 우주선의 가속을 얻는 기법이다. 스윙바이(swingby) 또는 플라이바이라고도 하는 이것은 말하자면 우주의 당구공 치기쯤 되는 기술이다. 보이저는 이 기법을 이용해 목성 중력에서 시속 6만km의 속도 증가를 공짜로 얻었다. 보이저가 목성의 중력을 이용해 추진력을 얻을 때, 목성은 그만큼 에너지를 빼앗기는 셈이지만, 그것은 50억 년에 공전 속도가 1mm 정도 뒤처지는 것에 지나지 않는다. 현재까지 인류가 개발한 추진 로켓의 힘은 겨우 목성까지 날아가는 게 한계이지만, 이 스윙바이 항법으로 우리는 전 태양계를 탐험할 수 있게 된 것이다. 출발은 늦었지만 보이저 1호는 다른 지름 경로를 통해 목성에 먼저 도착하는 등 수많은 탐사 신기록을 세웠다. 1979년 목성에 약 35만km까지 다가가 아름다운 목성의 모습을 촬영했다. 당시만 해도 미지의 행성이었던 목성의 대적점(거대 폭풍)과 대기가 보이저 1호에 처음 포착되면서 목성의 비밀이 하나씩 벗겨지기 시작했다. 이듬해에는 토성에서 12만km 지점에 접근해 토성의 고리가 1000개 이상의 선으로 이뤄졌고 고리 사이에는 틈새기가 있다는 사실을 밝혀냈다. 3개의 원자력 전지가 전력을 공급받고 있는 보이저 1호는 2020년경까지는 지구와의 통신을 유지하는 데 충분한 전력을 공급받을 수 있을 것으로 보이나, 2025년 이후에는 전력 부족으로 더 이상 어떤 장비도 구동할 수 없게 되고, 지구와의 연결선이 완전 끊어지게 된다. 그러나 보이저의 항해는 그후로도 여전히 계속될 것이다. 태양계를 벗어난 보이저 1호가 먼저 만나게 될 천체는 혜성들의 고향 오르트 구름이다. 하지만 300년 후의 일이다. 이 오르트 구름 지역을 빠져나가는 데만도 약 3만년이 걸린다. 그리고 4만년 후에는기린자리의 항성 'AC+79 3888'에서 1.6광년 떨어진 곳까지 비행할 것으로 보인다. 그때까지 거의 빈 우주를 지날 것으로 과학자들은 예상한다. 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. 외계의 지적 생명체와 조우할 경우를 대비해 보이저 1호에는 외계인들에게 보내는 지구인의 메시지를 담은 금제 음반도 싣고 있다. 이 음반의 내용은 칼 세이건이 의장으로 있던 위원회에서 결정되었는데, 115개의 그림과 파도, 바람, 천둥, 새와 고래의 노래와 같은 자연적인 소리와 함께 수록된 55개 언어로 된 지구인의 인삿말에는 한국어도 포함되어 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

많이 알려지지는 않았지만, 태양계 '큰형님' 목성도 토성같은 고리를 가지고 있다. 목성의 고리가 세간에 잘 알려져있지 않은 것은 암석 덩어리와 먼지로 채워진 탓에 희미해 잘 보이지 않기 때문이다. 그러나 목성도 태양계에서 토성, 천왕성, 해왕성과 함께 어엿한 고리 두른 행성이다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 목성의 궤도 안에서 촬영된 고리의 모습을 사상 처음으로 공개했다. NASA의 목성탐사선 주노(Juno)가 촬영한 이 사진에서 목성의 고리는 희미한 줄무늬 모습으로, 별들이 가득찬 우주를 가로지른다. 사진 속 목성의 고리 위로 떨어질듯 밝게 빛나는 천체는 오리온자리의 좌상 꼭짓점에 위치한 베텔게우스(Betelgeuse)다. 초거성인 베텔게우스는 태양보다 50만 배나 밝게 빛나는 별로 머지않은 미래에 초신성으로 폭발해 지구에서 관측될 것으로 예상된다. 이 장면은 지난해 8월 27일 주노에 장착된 별 추적 카메라에 포착됐으며 언론에 공개된 것은 지난 25일이다. NASA 제트추진연구소 하이디 베커 박사는 "주노와 목성 고리와의 거리는 6만 4000km"라면서 "수백 광년 떨어진 별들이 사진 속에 동시에 포착됐다"고 설명했다. 이어 "지구와 목성에서 본 '천국'은 똑같다"고 덧붙였다. 한편 지난 2011년 8월 발사된 목성탐사선 주노는 지난해 7월 4일 미국 독립기념일에 맞춰 목성 궤도에 진입했다. 주노의 주 임무는 목성 대기 약 5000km 상공에서 지옥같은 목성의 대기를 뚫고 내부 구조를 상세히 들여다보고 자기장, 중력장 등을 관측하는 것으로 2018년 그 수명을 다한다. 사진=NASA/JPL-Caltech/SwRI　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미항공우주국(NASA)의 목성 탐사선 주노가 목성 궤도를 돌면서 여섯 번째 목성 근접비행을 시행했다고 19일(현지시간) 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. NASA 관련자는 주노가 19일 근접비행 중 목성 구름층의 상단 3500km 거리를 통과했다고 밝혔다. 주노가 최근접거리에 접근했던 시간은 그리니치 표준시로 19일 오전 6시(한국시간 오후 2시)였다. 주노는 여섯 번째의 궤도비행을 하면서 거대 가스 행성인 목성에 최대한 근접하기 위한 기동으로 다섯 번째 과학 근접비행 미션을 수행했다. NASA 관계자는 "이 근접비행 중 주노는 목성의 생성 기원과 구조, 대기, 자기권을 연구하기 위해 두터운 구름층으로 가려진 영역을 탐사했다"고 밝혔다. NASA는 이번 근접비행을 기념하기 위해 목성의 소적점을 촬영한 놀라운 이미지를 공개했다. 이 소적점은 목성 표면에서 부는 거대한 규모의 폭풍이지만, 목성의 트레이드 마크인 대적점의 크기에 비하면 훨씬 작은 것이다. 이번에 새로 공개된 이미지는 지난 2월 2일 촬영된 것이며, 이번 근접비행에서 찍은 이미지는 5월 24일(한국시간) 발표될 예정이다. 주노 탐사선은 길쭉한 타원궤도를 돌기 때문에 53일에 한 차례 목성에 근접할 수 있다. 이 주기를 14일로 단축하기 위한 계획은 주노의 헬륨 밸브 이상으로 인해 지난 2월 폐기되었다. NASA는 총 11억 달러(약 1조 2000억 원)를 투입한 주노호를 2011년에 발사했다. 주노에는 목성의 구름과 그 내부 구조를 탐사하기 위해 7개의 탐사장비를 탑재했다. 2016년 7월 4일에 목성에 도착한 주노는 2018년 2월까지 목성 궤도를 32회 선회하면서 미션을 수행할 계획이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

이달 초 미항공우주국(NASA)은 2020년 중반 이후 태양계 탐사를 위한 12개의 탐사 제안서를 검토 중이라고 발표했다. 6개의 탐사 분야에 대한 전문가 의견을 종합해서 프로젝트를 선정할 예정인데, 대략 10억 달러 수준의 예산을 실현 가능성이 높은 것이어야 한다. 물론 과학적으로 중요도가 높은 임무인 것은 말할 필요도 없다. 6개 선정 분야는 각각 혜성 표면 물질 채취 및 지구 귀환, 달 남극 에이트킨 분지 물질 채취 및 지구 귀환, 타이탄 혹은 엔셀라두스의 바다 탐사, 토성 탐사, 트로이 소행성 탐사 및 랑데부, 금성 현지 탐사다. 이 모든 임무가 흥미롭지만, 혜성 표면 물질 채취는 유럽우주국의 로제타/필래 임무의 연장선이라는 점에서 주목된다. 필래는 사상 최초로 혜성 표면에 착륙했지만, 아쉽게도 드릴로 표면 물질을 채취한 후 분석해서 지구로 전송하지 못했다. 과학자들은 혜성 물질에 태양계 탄생과 생명 진화의 결정적 정보가 숨어있다고 보고 있다. 비록 필래는 실패했지만, 다시 탐사선을 보내 혜성 물질을 확보하는 것은 중요한 과제다. 나사가 이 미완의 과제를 완수할 것인지 주목된다. 달 샘플 채취 및 지구 귀환 역시 과학자들의 숙원 사업이다. 현재 달에서 채취한 암석 샘플은 아폴로 임무 때 가져온 것이 유일하다. 그런데 당시에는 기술적 문제로 극지방에는 착륙할 수 없었다. 달의 극지방 크레이터 안에는 햇빛이 영원히 들지 않는 영구 음영 지역에 있으며 과학자들은 여기에 얼음이 있다고 믿고 있다. 이를 채취해서 분석하면 달의 역사를 재구성하는 것은 물론 미래 달 기지의 자원 공급용으로 사용할 만큼 있는지도 판단할 수 있다. 다만 이번에는 사람이 아니라 로봇을 보내 샘플을 채취하고 다시 로켓으로 지구로 귀환하는 방식이다. 토성의 위성 타이탄의 바다 탐사 역시 흥미로운 주제다. 왜냐하면, 사상 최초로 지구 이외의 장소에서 배나 잠수함을 띄울 계획이 있기 때문이다. 타이탄 표면에는 액체 상태의 물은 없지만, 대신 액화 천연가스와 비슷한 탄화수소의 바다가 존재한다. 이 사실은 카시니 우주선 관측을 통해 확인했지만, 실제로 탐사선을 바다에 보내지는 못했다. 카시니에서 발사된 호이겐스 탐사선은 지상에 착륙했다. 탄화수소의 바다가 실제로 어떤 모습인지는 확인하기 위해서는 결국 탐사선을 직접 보낼 수밖에 없다. 금성 역시 오랜 세월 지표면 탐사가 없었던 장소로 손꼽힌다. 지구에서 가장 가까운 행성이지만, 표면 온도가 섭씨 500도에 압력이 100기압에 달해 웬만한 탐사선도 몇 시간을 넘기기 어렵기 때문이다. NASA는 이 환경에서 견딜 수 있는 탐사선을 만들기 위해 많은 기술적 연구를 진행했다. 이제 고온 고압 환경에서 견딜 수 있는 풍선이나 로버 형태의 탐사선이 기술적으로 가능해진 상태다. 이외에도 카시니의 대를 이을 토성 탐사선, 목성의 라그랑주 점에 있는 트로이 소행성 탐사, 토성의 위성 엔셀라두스 탐사 모두 흥미로운 주제다. 하지만 인력과 예산을 생각하면 모두를 다 진행할 순 없고 가장 중요한 과학적 가치가 있고 성공 가능성이 높은 임무를 몇 개 선정하게 될 것이다. 어떤 임무가 선정될지 결과가 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

태양계에서 가장 화산 활동이 활발한 ‘이오’(Io)에서 용암이 물결처럼 흐르는 모습이 자세히 포착됐다. 최근 미국 UC 버클리대학 등 국제공동연구팀은 이오의 화산 호수인 로키 파테라(Loki Patera)의 용암 움직임을 상세히 포착했다는 연구결과를 발표했다. 지난 2015년 3월 애리조나주(州) 그레이엄산에 있는 ‘거대 쌍안 망원경’(Large Binocular Telescope, LBT)의 적외선 데이터를 바탕으로 분석된 이번 연구는 '유황불 지옥'인 이오의 '속살'을 명확하게 보여준다. 이오는 목성의 갈릴레오 위성 4개(이오, 유로파, 칼리스토, 가니메데) 중 하나다. 지구 지름의 4분의 1 크기지만 태양계에서 가장 화산 활동이 활발한 천체다. 이오에서 분출하는 활화산만 400개 이상이다. 지구보다 최소 100배 이상의 마그마가 흐를 것으로 추정된다. 이오가 화산 천국이 된 이유는 공전주기가 42시간에 불과할 만큼 목성과 바짝 붙어있기 때문으로 해석된다. 목성과 주위 위성의 중력으로 인해 이오 내부에서 열이 발생해서 화산 활동이 매우 활발한 것. 이번에 용암의 움직임이 포착된 로키 파테라는 지름이 200km에 달하는 거대한 호수다. 물론 지구처럼 호수에 고여있는 것은 시원한 물이 아닌 뜨거운 용암이다. 흥미로운 점은 도넛 모양의 로키 파테라의 양 끝단에서 용암이 파도처럼 움직인다는 사실이다. 연구에 참여한 캐서린 데 클리어 연구원은 "로키 파테라의 양쪽 끝단에서 용암 파도가 움직이기 시작해 하루 1km를 파도처럼 이동한다"면서 "양쪽에서 흘러온 용암 파도가 중간지점에서 부딪혀 섞인다"고 설명했다. 이어 “이오의 화산 활동은 지구의 초기 모습을 추측할 수 있는 소중한 자료가 된다"고 덧붙였다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호에 실렸다 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“20xx년, 마침내 화성 탐사선이 화성 땅속에서 미생물의 증거를 발견했다. 하지만 과학자들은 이 미생물이 진짜 화성의 생명체인지 아니면 지구에서 기원한 것인지를 두고 논쟁을 벌이고 있다.” 미래 화성 생명체 탐사를 가정한 가상 시나리오이지만, 사실 과학자들이 가장 우려하는 시나리오이기도 하다. 우리는 이미 화성으로 여러 대의 착륙선과 로버를 보냈다. 다시 말해 지구 미생물이 여기 묻어서 갈 확률도 그만큼 증가한 셈이다. 물론 발사 전에 철저한 멸균 소독을 하지만, 그래도 우려를 지울 수 없다. 지구 미생물 가운데는 극한 환경에서 적응해 사는 것들이 있고 극소량이라도 소독되지 않은 부분이 있을 수 있기 때문이다. 화성만의 문제는 아니다. 미항공우주국(NASA)의 카시니 탐사선이나 주노 탐사선 역시 만에 하나라도 유로파나 엔셀라두스 같은 위성에 충돌해서 이 위성을 지구 생명체로 오염시킬 가능성이 있다고 보고 토성과 목성 대기에서 태워 없애는 방법으로 임무를 종료한다. 물론 지나친 기우일 수도 있다. 목적지까지 가는 동안은 물론 목적지에 도달해도 강력한 방사선 환경에 노출될 뿐 아니라 기온 변화가 극심해서 보통 생명체는 살아남기 어렵기 때문이다. 하지만 좀더 자세한 검증을 위해 NASA의 과학자들은 풍선을 이용한 테스트를 진행했다. 거대한 풍선에 다양한 미생물이 든 배양기를 매달고 30.5km 상공으로 날려 보낸 것이다. 이 고도에서는 오존층의 보호를 못 받기 때문에 강력한 자외선이 그대로 도달한다. 물론 온도도 매우 낮다. 화성 표면과 비슷한 환경인 셈이다. 연구 결과 과학자들은 몇 시간 안에 미생물의 99.999%가 사멸한다는 사실을 발견했다. 따라서 우주선 표면에 묻은 박테리아가 장기간 생존할 가능성은 희박한 셈이다. 하지만 이 결과는 그래도 극소량은 살아남는다는 것을 의미한다. 이 생존자의 DNA를 분석한 결과 강력한 방사선의 영향으로 이미 지상에 있던 대조군과 달라진다는 것을 발견했다. 이런 환경에 적응할 수 있는 돌연변이가 생길 가능성이 있는 것이다. 과학자들은 지구 미생물이 화성 표면의 강력한 방사선 환경에서도 어쩌면 살아남을 수 있다고 보고 있다. 이 문제는 그래도 멸균 소독을 철저히 할 수 있는 무인 탐사선에서는 심각하지 않을 수 있다. 진짜 문제는 유인 탐사를 하는 경우다. 사람을 멸균 소독할 수 없기 때문이다. 이런 이유로 유인 탐사 이전에 화성 생명체에 대한 충분한 탐사가 이뤄져야 한다고 주장하는 과학자들도 있다. 반대로 이렇게 생존력이 강한 박테리아를 이용해서 화성을 지구처럼 바꿔야 한다는 주장도 있다. 어느 쪽이든 지구 박테리아가 얼마나 화성으로 무임승차를 할 수 있는지는 화성 유인 탐사를 목표로 한 인류에게 중요한 질문이다. 앞으로 더 다양한 미생물을 이용한 연구가 진행될 예정이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com