옥스퍼드硏 “태양풍 인류에 치명적” ‘캐링턴 사건’ 전신망 마비·화재 유발 10년내 비슷한 태양풍 가능성 12% 우주기상, 정전·항공기 항로에 영향 1998년에 개봉한 영화 ‘아마겟돈’과 ‘딥임팩트’에서 지구는 날아오는 소행성으로 인해 멸망의 위기에 놓인다. 또 니컬러스 케이지가 주연한 영화 ‘노잉’(2009)은 지구 자기장 이상과 대규모 태양 흑점 폭발로 인한 열기가 지구 전체를 뒤덮으면서 인류에게 종말이 오는 내용이다. 실제로 지난 7월 중순 영국 옥스퍼드대 인류미래연구소(FHI) 연구진은 이 영화들이 그린 것처럼 태양풍과 소행성 충돌로 인해 지구가 최후의 날을 맞을 수 있다는 ‘인류 종말의 날 4대 시나리오’를 발표했다. 연구진은 지구를 향해 날아드는 혜성이나 소행성과 충돌하는 시나리오도 심각하지만 태양 흑점 폭발이나 코로나질량방출(CME) 현상으로 인한 태양풍이 인류에게 더 심각한 영향을 미칠 것이라고 예측했다. 태양은 지구 지름의 100배, 질량은 33만배에 달하는 항성(별)이다. 단 1초의 핵융합으로 미국이 9만년 동안 쓸 수 있는 양에 버금가는 에너지를 생산해 내는 것으로 알려져 있다. 엄청난 에너지원인 태양의 표면에서 일어나는 각종 폭발은 태양계의 우주환경을 좌우한다. 태양 표면에서 폭발현상은 초당 수백~수천㎞의 속도로 움직이는 고에너지 입자들을 우주에 방출한다. 고에너지 입자들이 지구로 날아들게 되면 지구 궤도를 돌고 있는 인공위성이 고장 나거나 무선통신이 두절되는 현상이 나타나기도 한다. 실제로 인류 최악의 태양폭풍 피해는 1895년 9월 영국에서 발생한 ‘캐링턴 사건’이다. 사상 최악의 태양폭풍인 캐링턴 사건으로 22만 5000㎞에 이르는 전신망이 마비되고 곳곳에서 화재가 발생하는 등 엄청난 혼란을 일으켰다. 연구자들은 최근 대형 태양풍이 자주 일어나고 있으며 캐링턴 사건 때보다 작게는 10배, 크게는 100배 이상의 태양풍 발생 가능성이 있다고 경고한다. 캐링턴 사건 때와 비슷한 규모의 태양풍이 10년 내에 발생할 가능성도 12%에 이른다고 분석했다. 우주 선진국을 중심으로 지구 전리층과 자기권에 직접적인 영향을 미치는 태양의 활동을 관측하고 예측하는 ‘우주기상’(Space Weather)에 대한 연구와 투자가 활발하게 이뤄지는 것도 이 때문이다. 미국은 1995년 국립해양대기관리청(NOAA)를 중심으로 항공우주국(NASA), 국방부, 에너지부, 국무부가 참여하는 ‘국가우주기상프로그램’(NSWP)을 수립해 운영 중이며 유럽우주기구(ESA)도 2000년대에 들어서면서 우주 시스템의 사용과 태양 플라즈마 밀도 변화 등 우주공간의 물리적 상태를 연구하는 ‘우주기상 프로젝트’를 시작했다. 한국도 2009년 발사한 통신해양기상위성 ‘천리안’의 안정적 운영과 데이터베이스 확보라는 차원에서 우주기상 연구와 서비스 제공에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 관련해 지난 7일 충북 진천 국가기상위성센터에서는 ‘우주기상 서비스 활용확대’라는 주제로 ‘우주기상 공동연수회’가 열렸다. 이 자리에서는 산·학·연의 우주기상 전문가 80여명이 참석해 위성개발과 우주기상, 우주기상 정보활용 방안에 대한 논의가 이뤄졌다. 현재 우주기상 감시는 ▲태양 활동 ▲행성 간 공간 ▲지구 자기장 세 부분으로 이뤄지고 있다. 태양 활동 감시는 플레어, 코로나 홀, 코로나질량방출(CME)에 대한 모니터링이 중심이다. 행성 간 공간감시는 태양계 내 행성들 간 자기장 변화, 행성을 거치면서 변화하는 태양풍의 속도와 밀도, 온도 측정 방식으로 수행한다. 지구 자기장 감시는 지자기 교란 정도를 측정해 우주의 날씨 변화를 감지하는 것이다. 최근에는 고속 태양풍이 한반도 낙뢰 발생 증가에 미치는 영향과 물리적 상호 연관 메커니즘을 분석하는 연구가 진행되고 있다. 갑작스러운 우주기상 변화는 원인 불명의 대규모 정전 사태나 기차 탈선 사고를 유발시킬 뿐만 아니라 비행기 궤도 이탈, 항공기 승무원이나 탑승객에 우주 방사선 노출까지 다양한 영향을 미친다. 이 때문에 우주기상 연구는 북극항공로를 지나는 비행기의 운항 기준과 승무원의 우주 방사선 노출 기준 등을 만드는 데도 활용된다. 우주기상 전문가들은 “태양 폭발이 발생하면 지구에 언제 영향을 미칠 것인지는 비교적 정확히 예측할 수는 있지만 언제 태양 폭발이 일어날지 예측하는 것은 현대 과학으로도 어렵다”며 “현재 우주기상 연구는 예보보다는 관측에 집중되고 있는데 태양에 대한 과학적 연구가 더 많이 이뤄진다면 언제 폭발이 일어나 어떤 영향을 미치고 어떻게 대비해야 할지에 대해 상세한 우주기상 예보를 들을 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

불볕더위와 열대야로 밤낮없이 뜨거운 날이다. 더운 날씨에는 사람들이 영화관을 많이 찾아 영화업계도 앞다퉈 대작을 쏟아내고 있다. SF는 영화계에서 사랑하는 주제 중 하나다. 지구과학에서 특히 주목하는 작품들이 있는데 2003년 개봉한 ‘코어’라는 작품이다. 미국 정부가 비밀리에 개발한 무기가 가동되면서 지구 내부에 액체로 이루어진 외핵의 운동이 멈춘다. 그에 따라 지구자기장이 만들어지지 않으면서 지구상 생명체가 절멸할 위기에 처한다. 미국항공우주국(NASA)은 6명의 전문가로 구성된 팀을 만들어 지구 내부로 들어가 운동을 멈춘 외핵에 핵폭탄을 터트려 정상적으로 움직이도록 한다는 내용이다. 지구과학을 주제로 다룬 것도 흥미롭지만, 지구 내부로의 여정에서 나타나는 여러 장면들은 관객의 상상력을 자극하기에 충분했다. 지구 내부의 사실적 묘사를 위해 영화 제작 과정에 많은 지구과학자가 자문단으로 참여했다고 한다. 지구 내부 가장 안쪽에 자리잡은 코어(핵)는 철과 니켈을 주 구성성분으로 하며 내부 압력이 매우 높다. 이곳에는 지구 생성과 함께 많은 에너지원이 쌓여 있고 높은 열이 끊임없이 방출되고 있다. 고온, 고압 환경 때문에 액체 상태인 외핵과 고체 상태인 내핵이 분리되어 공존하고 있다. 액체 상태인 외핵은 지구 생명체의 생존에 중요한 역할을 한다. 지구 내부의 열과 지구 자전으로 외핵 내에서는 끊임없이 액체 철의 유체 운동이 발생하고, 그 결과 지구는 거대한 막대자석의 성질을 가지고, 지구를 감싸는 거대한 자기장을 형성한다. 이 자기장은 우주에서 날아오는 태양풍을 차단해 생명체가 살 수 있는 환경을 만든다. 지구가 생성된 지 45억년 동안 외핵은 꾸준히 운동하며 생명이 숨 쉴 수 있는 환경을 제공한 것이다. 언젠가 지구 내부의 열 에너지원이 바닥나고 내부가 식어 외핵이 고체 상태로 변하면 지구는 더이상 사람이 살 수 없게 될지도 모른다. 외핵은 지구의 자전 속도도 조절한다. 행성은 생성 초기 빠른 회전으로 행성의 모양을 만들고 고유의 자전 속도를 유지한다. 지구는 외핵이 액체로 되어 있어 내핵과 지구 표면이 분리된 채 각기 다른 자전 속도로 회전한다는 것이 밝혀져 과학계에 큰 화제가 되기도 했다. 지구 내부의 이해는 다른 외계 행성의 환경과 성장을 이해하는 데 많은 도움을 준다. 최근 우주 선진국들은 다양한 외계 행성 연구에 집중하고 있다. 외계 행성 연구 결과를 바탕으로 만들어진 영화가 ‘인터스텔라’다. 우리가 살고 있는 지구의 이해는 우주의 신비를 푸는 열쇠다. 영화들에서 등장하는 지구와 다른 행성의 다양한 정보와 지식은 하루아침에 쌓인 것이 아니다. 오랜 기간 동안 수많은 과학자들의 호기심과 노력의 결과물이다. 일부 발견은 오랜 시간이 지나서야 비로소 그 가치를 인정받기도 한다. 기초과학 분야의 발전은 지난한 시간과의 싸움이며, 시간과 연구 역량 투입에 비해 당장의 경제적 효과와 국가적 이득을 창출하지 못하는 경우도 많다. 꾸준한 지원과 인내심을 갖고 지켜봐야 하는 이유가 여기에 있다. 우리나라는 국내총생산(GDP) 대비 연구개발(R&D) 투자 비율이 2014년 4.29%로 세계 1위, 절대 금액 면에서도 세계 6위 수준으로 알려져 있다. 올해 연구개발 투자 총액이 19조원을 넘어선다고 한다. 하지만 이런 양적 성장에도 불구하고 원천 기술개발이나 거대 과학기술에 해당하지 않는 기초과학 연구에 대한 투자는 여전히 소홀하다. 기초과학 연구를 통해 알아낸 지식과 정보가 당장의 먹거리 해결에는 도움이 되지 않을 수 있다. 하지만 이러한 지식과 정보는 인류의 원초적 호기심을 푸는 열쇠를 제공할 뿐 아니라, 인류가 갑작스레 당면할지 모르는 생존의 문제를 푸는 데 가장 중요한 기초 정보가 될 수 있다.

태양 관측 60년의 역사를 자랑하는 미항공우주국(NASA)이 기념비적 '태양 미션'을 공개했다. 우주 전문 사이트 스페이스닷컴의 22일(현지시간) 보도에 따르면 나사는 2018년 솔라 프로브 플러스(Solar Probe Plus)라는 태양 플라스마 관측 탐사선을 발사할 계획이다. 천문학자들은 400년이 넘도록 태양에 대해 연구해 왔지만, 태양에 대해선 밝혀진 것보다는 미스터리에 싸여 있는 게 아직 더 많은 상황이다. 존스홉킨스 응용물리실험실(JHUAPL)에서 제작되고 있는 이 탐사선은 지금까지 인류가 시도한 어떤 탐사선보다 태양에 가까이(590만km) 접근해 코로나를 구성하는 플라스마가 어떻게 그처럼 막대한 에너지를 얻는지 조사할 예정이다. JHUAPL은 2008년 1월 태양에 탐사선 ‘메신저’를 보냈으며, 이 탐사선은 태양의 두 번째 행성인 금성 부근까지를 비행했다. 이때 사용된 내열 기술을 개선해 이번 태양 탐사선에 적용한다는 계획이다. 소형 자동차 크기의 솔라 프로브 플러스는 지구를 떠난 후 몇 년 동안 흥미진진한 볼거리를 제공할 것으로 알려졌다. 먼저 2018년에서 2024년 사이에 금성을 적어도 7차례(!) 플라이바이(flybys)할 예정인데, 이는 금성의 중력보조를 받아 탐사선의 속도를 높이기 위한 것이다. 이 플라이바이가 없으면 태양에 충분히 가까이 접근할 수가 없다. 탐사선은 태양에 접근해서는 태양 대기의 외부층과 그 바깥을 둘러싼 코로나에 뛰어들 계획이다. 물론 그 동안에도 탐사선이 아무것도 안 하는 것은 아니다. 보너스로 금성에 대한 탐사활동을 벌일 예정이다. 솔라 프로브 플러스는 태양의 590만㎞ 가까이까지 접근할 수 있다. 이 정도 거리라면 지구에서보다 태양이 25배나 크게 보인다. 따라서 2의 25제곱 배의 태양열을 받기 때문에 강력한 탄소복합 재료로 만든 열 차단막으로 탐사선을 보호해야 한다. 이 탐사선을 이용할 경우 태양에 관한 세 가지 큰 의문점에 대한 해답을 얻을 것으로 우주물리학자들은 기대하고 있다. 바로 코로나(태양 대기의 가장 바깥층)의 ‘이상고온’과 태양풍의 가속에 관한 것이다. 그리고 미스터리에 싸인 태양 장기장의 움직임에 대해서도 원인을 파악할 수 있기를 기대하고 있다. 태양표면 온도는 섭씨 6000도 수준인데도 태양 코로나는 매우 희박한 기체들의 모임이지만 태양 표면 온도의 수십 배가 되는 섭씨 100만 도에 달하는 고온이다. 이를 설명하기 위해 이제까지 여러 가지 이론들이 등장했지만, 확실히 검증된 이론은 아직까지 없는 실정이다. 솔라 프로브 플러스가 반드시 해결해야 할 미션이다. 연구진은 우주선이 590만㎞까지 접근하는 것은 사실상 태양의 코로나 안으로 진입하는 것이라고 보고 있다. 우주선은 각종 센서로 주변 성분들을 분석하고 특수영상 장치를 이용해 코로나 모습을 3차원으로 전달해줄 예정이다. 태양 활동은 지구상 인류의 생존과 직결되어 있는 문제이다. 화성에 대기가 희박한 것도 강력한 태양풍에 의해 깎여나간 것으로 과학자들은 보고 있다. 강력한 태양 플레어의 폭발과 태양풍은 지구에 재앙을 가져다줄 수도 있다. 이번 솔라 프로브 플러스 미션이 태양에 대해 보다 많은 진실을 밝혀줄 것이 기대되고 있는 것 그 때문이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

너풀너풀 하늘에 날리는 모습 때문에 ‘천상의 커튼’이라고도 불리는 현상이 있다. 바로 ‘새벽’이라는 뜻의 라틴어 ‘아우로라’(Aurora)에서 유래한 오로라다. 오로라는 태양표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500 km 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다.　 북반구와 남반구 고위도 지방에서 주로 목격돼 극광(極光)이라 불리기도 하는 오로라는 흥미롭게도 지구 만의 전유물은 아니다. 우주의 행성에는 그 원인이 조금씩 다르나 각각 아름답게 빛을 뽐내는 오로라가 존재한다. - 목성의 오로라　 지난 6월 말 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 촬영한 목성의 오로라를 공개했다. NASA의 목성탐사선 주노 도착에 앞서 공개한 이 사진은 지구보다 수백 배 강력한 에너지를 가진 목성 오로라의 모습이 담겨있다. 지구의 오로라가 태양풍의 영향으로 발생하는 것과 달리 목성의 오로라는 이 뿐 아니라 강력한 가스 자기장과 위성인 이오로부터 나온 입자까지 포함돼 발생한다. - 신비의 행성 토성의 오로라 우리 태양계에서 가장 신비로운 자태를 뽐내는 토성에도 오로라가 있다. 토성의 오로라 역시 태양에서 방출된 입자가 자기권 꼬리(자기권이 태양풍의 압력을 받아 길게 뻗어 있는 부분)와 충돌하면서 발생한다. - 갈색왜성의 오로라 1년 전 미국 칼텍 공대 등 공동연구팀은 지구에서 약 18광년 떨어진 거문고자리의 갈색 왜성(LSR J1835)에서 오로라를 발견했다. 이 오로라는 지구 극지방의 오로라보다 100만배, 목성에서 발견되는 오로라보다는 1만 배 더 강하다. (사진은 그래픽 이미지) 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리가 사는 푸른빛 지구의 환상적인 모습이 영상으로 공개됐다. 지난 20일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 심우주 기상관측위성(DSCOVR)이 촬영한 영상을 유튜브를 통해 공개했다. 지난해 8월부터 최근까지 1년 간의 지구 모습이 담긴 이 영상은 DSCOVR이 촬영한 3000장 이상의 고화질 이미지로 만든 것이다. 영상 속에는 지구의 대륙, 숲, 사막과 변화하는 대기 상태가 자전하는 모습과 함께 아름답게 담겨있다. 재미있는 사실은 DSCOVR의 주임무가 지구 기상 관측은 아니라는 점이다. 지난해 2월 민간 우주업체인 스페이스X의 팔콘9 로켓에 실려 우주로 나간 DSCOVR는 일반적인 다른 위성과는 달리 지구로부터 무려 160만 km 떨어진 곳에 위치해 있다. 지구와 달의 거리가 약 38만 km, 국제우주정거장(ISS)이 우리 머리 위 400km에 떠있는 것과 비교하면 얼마나 멀리 있는지 알 수 있는 셈. 이처럼 DSCOVR이 먼 곳에 자리를 잡은 이유는 태양에서 날아오는 태양풍을 관측하는 것이 주임무이기 때문이다. 그러나 DSCOVR는 하루 2시간 정도 카메라를 돌려 아름다운 지구의 모습과 시간만 잘 맞추면 주위를 공전하는 달도 촬영한다. 이처럼 생생한 이미지를 찍기위해 DSCOVR에는 지구 다색 이미징 카메라(EPIC)라는 특수한 장비가 실려있다. 카메라와 망원경이 결합된 EPIC(Earth Polychromatic Imaging Camera)은 가시광선, 적외선, 자외선 영역의 이르는 다양한 이미지를 포착한다. DSCOVR 미션 수석 연구원 제이 허만 박사는 "EPIC은 매일매일 변화하는 지구의 모습을 고화질로 촬영해 환경과 기상에 대한 정보를 제공한다"면서 "하루 6번 씩 태양의 움직임도 촬영해 지구에 전파 교란등을 야기하는 흑점 폭발을 더 빨리 예보할 수 있게 해준다"고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양계에는 8개의 행성이 존재한다. 안쪽에는 4개의 작은 암석형 행성이 있고 태양에서 좀 떨어진 장소에 4개의 대형 가스 행성이 존재한다. 이와 같은 구성을 한 이유는 태양에서 가까운 행성의 경우 가스와 먼지를 쉽게 흡수하지 못하지만, 태양풍의 힘이 약한 먼 궤도에서는 행성이 쉽게 가스를 흡수해 큰 가스 행성으로 자라나기 때문이다. 하지만 과학자들이 찾은 외계 태양계 가운데는 이런 공식과 맞지 않는 경우가 존재한다. 그중에서도 가장 극단적인 경우는 바로 '뜨거운 목성'(hot Jupiter)이라고 명명된 행성이다. 뜨거운 목성은 보통 목성보다 더 크다. 하지만 그 공전궤도는 수성보다 훨씬 모항성에 가까워서 공전 주기가 수십 일에서 수일에 불과하다. 모항성에서 가까운 거리 덕분에 표면 온도는 섭씨 1000도가 넘는 경우도 드물지 않다. 그런데 과연 어떻게 이렇게 가까운 궤도에서 거대 행성이 자랄 수 있었을까? 가장 많은 지지를 받는 가설은 바로 궤도 전이설이다. 본래 목성 정도 궤도에서 생성되었던 가스 행성이 궤도 전이를 통해서 안쪽으로 이동하면서 지금의 궤도로 이동했다는 것이다. 다만 이 경우에는 도대체 어떤 힘이 이렇게 큰 행성의 궤도를 변경했느냐는 질문이 나올 수 있다. 가장 가능성 있는 설명은 비슷한 크기의 다른 행성과의 상호 중력 작용이나 동반성의 중력 간섭이다. 이를 설명하기 위해서 과학자들은 복잡한 시뮬레이션을 통해 그 가능성을 검증해왔다. 토론토 대학의 첼시아 황(Chelsea Huang)을 비롯한 천문학자들은 이 가설에 의문을 품고 뜨거운 목성과 동반 행성을 관측했다. 만약 목성보다 더 큰 행성이 이동했다면, 그 과정에서 지구 같은 작은 행성들은 큰 행성의 중력 때문에 대부분 살아남기 어렵다. 따라서 궤도 전이설이 옳다면 뜨거운 목성은 매우 외로울 것이다. (즉, 작은 행성이 그 주변에 존재하지 않을 것이다) 연구팀이 27개의 뜨거운 목성을 관측한 결과는 27개 가운데 11개가 지구에서 해왕성 크기의 다른 행성을 가지고 있다는 것이 밝혀졌다. 만약 궤도 전이설이 옳다면 설명하기 어려운 결과였다. 여기에 작은 행성일수록 관측이 어려운 점을 생각하면 나머지 16개 행성계에도 숨은 작은 행성이 존재할 가능성이 있다. 따라서 연구팀은 뜨거운 목성이 실제로 그 위치에서 생성되었을 가능성도 고려할 필요가 있다고 주장했다. 과연 어떤 이론이 옳은지는 아직 결론이 나지 않았지만, 한 가지 분명한 부분은 우주는 생각보다 복잡하다는 것이다. 수많은 별 주변에 수많은 행성이 존재하는데, 이들의 모습은 천차만별이며 또 다른 태양계가 아니다. 어쩌면 우리는 태양계라는 우물에서 우주를 바라본 개구리인지도 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

우리가 사는 푸른빛 지구의 환상적인 모습이 영상으로 공개됐다. 지난 20일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 심우주 기상관측위성(DSCOVR)이 촬영한 영상을 유튜브를 통해 공개했다. 지난해 8월부터 최근까지 1년 간의 지구 모습이 담긴 이 영상은 DSCOVR이 촬영한 3000장 이상의 고화질 이미지로 만든 것이다. 영상 속에는 지구의 대륙, 숲, 사막과 변화하는 대기 상태가 자전하는 모습과 함께 아름답게 담겨있다. 재미있는 사실은 DSCOVR의 주임무가 지구 기상 관측은 아니라는 점이다. 지난해 2월 민간 우주업체인 스페이스X의 팔콘9 로켓에 실려 우주로 나간 DSCOVR는 일반적인 다른 위성과는 달리 지구로부터 무려 160만 km 떨어진 곳에 위치해 있다. 지구와 달의 거리가 약 38만 km, 국제우주정거장(ISS)이 우리 머리 위 400km에 떠있는 것과 비교하면 얼마나 멀리 있는지 알 수 있는 셈. 이처럼 DSCOVR이 먼 곳에 자리를 잡은 이유는 태양에서 날아오는 태양풍을 관측하는 것이 주임무이기 때문이다. 그러나 DSCOVR는 하루 2시간 정도 카메라를 돌려 아름다운 지구의 모습과 시간만 잘 맞추면 주위를 공전하는 달도 촬영한다. 이처럼 생생한 이미지를 찍기위해 DSCOVR에는 지구 다색 이미징 카메라(EPIC)라는 특수한 장비가 실려있다. 카메라와 망원경이 결합된 EPIC(Earth Polychromatic Imaging Camera)은 가시광선, 적외선, 자외선 영역의 이르는 다양한 이미지를 포착한다. DSCOVR 미션 수석 연구원 제이 허만 박사는 "EPIC은 매일매일 변화하는 지구의 모습을 고화질로 촬영해 환경과 기상에 대한 정보를 제공한다"면서 "하루 6번 씩 태양의 움직임도 촬영해 지구에 전파 교란등을 야기하는 흑점 폭발을 더 빨리 예보할 수 있게 해준다"고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

최근 대형 태양풍 발생 빈번… 10년내 최악 발생 가능성 12% 2009년 니컬러스 케이지가 주연한 영화 ‘노잉’은 지구의 자기장 이상과 대규모의 태양 흑점 폭발로 인해 열기가 지구 전체를 뒤덮으면서 인류에게 종말이 닥치는 내용을 담았다. 이 영화가 그린 것처럼 실제로 태양풍으로 인해 지구가 최후의 날을 맞을 수 있다는 연구 결과가 세계적 과학저널 ‘사이언스’에 실렸다. ‘사이언스’는 영국 옥스퍼드대 인류미래연구소(FHI) 앤더스 샌드버그 박사팀이 발표한 ‘인류 종말의 날 시나리오’를 지난 14일자 톱뉴스로 보도했다. FHI 연구진은 이번에 인류 생존을 위협하는 요인을 ▲태양풍 ▲우주충돌 ▲초대형 화산폭발 ▲그 밖의 위협요소 4가지로 꼽았다. 태양풍은 태양 표면 흑점 폭발이나 코로나 질량 방출(CME) 현상으로 인한 지구 자기장 폭풍으로 통신 장애를 일으키거나 화재를 발생시키기도 한다. 1859년 9월 영국에서 발생한 ‘캐링턴 사건’ 때는 사상 최악의 태양폭풍으로 22만 5000㎞에 이르는 전신망이 마비되고 곳곳에서 화재가 발생하는 등 엄청난 혼란을 일으켰다. 연구자들은 최근 대형 태양풍이 자주 일어나고 있으며 캐링턴 사건 때보다 10~100배 이상의 태양풍 발생 가능성이 있다고 경고했다. 캐링턴 사건 때와 유사한 태양풍이 10년 내에 발생할 가능성이 12%에 이른다고 이들은 분석했다. 우주충돌 시나리오는 지구를 향해 날아드는 혜성이나 소행성으로 인한 것이다. 46억년 전 태양계가 만들어질 때 잔해인 소행성과 혜성은 화성과 목성 사이 지역에 지름 1㎞ 이상의 소행성이 110만~190만개, 이보다 작은 소행성은 수만개에 이르는 것으로 알려져 있다. 이들은 우주공간을 떠돌다가 지구의 중력에 끌려 충돌할 가능성이 있다. 또 연구진은 초대형 화산폭발이 발생할 경우 화산재가 지구 전체를 둘러싸 햇빛을 막을 가능성을 제기했다. 연구진은 이런 초대형 화산폭발 가능성이 있는 지역으로 북미 3곳, 남미 1곳, 인도네시아 토바 화산, 뉴질랜드 타우포 화산, 한반도 바로 아래쪽에 위치한 일본 아이라 화산 7군데를 꼽았다. 그 외에도 초신성 폭발로 발생하는 우주감마선 유입, 아마존 같은 밀림에서의 대형 화재로 인한 메탄가스의 전 지구적 방출 등도 인류를 멸망에 이르게 할 수 있다고 연구진은 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영미권에서 자주 사용되는 신조어 중에 ‘포토밤’(photobomb)이라는 단어가 있다. 영어사전에도 당당히 이름을 올린 포토밤은 사진 촬영 중 의도치 않은 장면이 포착되거나 장난 칠 목적으로 사진 프레임 안에 쑥 끼어드는 행위를 말한다. 난데없이 카메라 앞에 쑥 등장하는 동물들이 큰 재미를 주기도 하지만 무려 '우주적인' 포토밤도 있다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 지구 앞으로 스윽 지나가는 달의 모습을 공개해 관심을 끌고있다. 자전하는 지구 주위를 공전하는 달의 모습이 인상적인 이 영상은 지난 5일(현지시간) 우주에서 촬영됐다. 이 사진이 특별한 것은 달의 뒷면을 담고 있기 때문이다. 잘 알려진대로 달은 자전과 공전주기가 같아 지구에서는 달의 앞 면 밖에 볼 수 없다. 우리가 영상으로나마 달의 '숨막히는 뒤태'를 볼 수 있는 것은 지난해 2월 NASA가 쏘아올린 심우주 기상관측위성(DSCOVR) 덕이다. 이 위성은 일반적인 다른 위성과는 달리 지구로부터 약 160만 km 떨어진 곳에 위치해 있다. 곧 DSCOVR은 지구와 달 너머(아래 사진 참조)에 있어 둘의 모습을 모두 지켜볼 수 있다. 재미있는 점은 DSCOVR의 목적이 지구와 달 촬영용은 아니라는 사실이다. DSCOVR은 태양에서 날아오는 태양풍을 관측하는 것이 주역할로 이 때문에 태양에서 약 1억 4800만㎞ 떨어진 지점까지 날아간 것이다. DSCOVR은 하루 6번 씩 태양의 움직임을 촬영해 지구에 전파 교란등을 야기하는 흑점 폭발을 더 빨리 예보할 수 있게 해준다. 곧 태양이 지구에 미치는 유해한 영향을 연구하기 위해 제작된 위성인 것이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

쓰레기는 지구에서만 심각한 문제가 아니다. 우주 쓰레기 역시 매우 심각한 문제다. 주로 수명이 다한 위성이나 그 파편으로 구성된 우주 쓰레기는 크기가 작아도 속도가 매우 빨라 운동에너지가 크기 때문에 지구 주변에 있는 인공위성, 우주 정거장, 우주선, 우주인에게 매우 위험한 존재이기 때문이다. 다행히 아직 영화 그래비티에서와 같은 대형 참사는 생기지 않았지만, 앞으로도 생기지 말라는 보장은 없다. 이 문제를 해결하기 위해서 여러 나라가 대응책 마련에 나서고 있는 가운데, 유럽 연합의 지원을 받는 리무브데브리스(RemoveDebris) 위성이 개발 중이다. 2017년 발사를 목표로 한 이 테스트 위성은 네 가지 형태의 우주 쓰레기 제거 방법을 한 번에 테스트한다. 제작은 에어버스와 협력하에 서레이 우주 센터(Surrey Space Centre)가 담당한다. 첫 번째 테스트는 리무브데브리스 위성에 탑재된 미니 위성 (큐브셋)인 DS-1을 이용해 이뤄진다. 이 미니 위성은 본체에서 분리된 후 풍선이 부풀어 올라 표적 위성의 역할을 하게 된다. 리무브데브리스는 이 표적을 향해 실제 우주 공간에서 그물을 발사해 포획하는 실험을 한다. 거리는 7m 이내. 그물로 수명이 다한 위성을 포획해서 제거하는 기술을 실증하기 위한 것이다. 두 번째 테스트는 우주 쓰레기 추적 감시 능력을 테스트하기 위해 두 번째 미니 위성인 DS-2를 추적하는 것이다. 이를 위해 라이더 시스템 (Lidar)과 두 개의 특수카메라가 설치되어 있다. 일단 보고 추적해야 포획을 할 수 있기 때문이다. 세 번째 테스트는 1.5m 길이의 로봇팔을 이용해 10x10cm 표적에 작살을 던지는 것이다. 이를 통해 실제 우주 공간에서 작살을 이용해서 우주 쓰레기를 포획할 수 있는지 검증할 것이다. 마지막 테스트는 에어 브레이크 테스트로 대략 10㎡ 크기의 돛 같은 구조물을 펼치는 것이다. 드레그세일(Dragsail)이라는 이 장치는 마치 태양풍을 받아 추진력을 내는 솔라세일과 비슷하게 생겼으나 사실 목적은 반대다. 낮은 지구 궤도에 존재하는 희박한 대기에 대한 저항력을 증가시켜 위성이 빨리 대기권에 진입하게 하는 것이 목적이기 때문이다. 포획한 폐위성은 이런 방식으로 별도의 로켓이나 연료 없이 저렴하게 태워 없앤다. 모든 것이 순조롭게 된다면 리무브데브리스는 현재 제안되고 있는 중요한 우주 쓰레기 제거 기술을 한 번에 테스트할 수 있게 될 것이다. 다만 그렇다고 해도 엄청난 숫자의 우주 쓰레기를 모두 제거하기는 현실적으로 어렵다. 따라서 앞으로 유인 우주 임무나 혹은 중요한 위성이 있는 궤도에 존재하는 쓰레기에 대해서 우선 제거가 시도될 것으로 보인다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

외계인은 이미 지구인들에게 친숙한 존재다. 수많은 영화, 소설, 만화, 게임에서 매일 그들을 만날 수 있기 때문이다. 하지만 실제로 그들이 존재한다는 과학적인 증거는 아직 없다. 과학자들은 상상이 아니라 진짜 외계인의 존재를 증명하고 싶어 한다. 예를 들어 지적 외계인의 발견을 목표로 하는 세티(SETI) 같은 기관의 과학자들이 그렇다. 지난 수십 년간 SETI의 과학자들은 수많은 관측을 통해서 천문학 발전에 이바지했지만, 정작 그들이 찾고자 했던 지적 외계인의 전파 신호는 확인할 수 없었다. 물론 신호를 찾지 못하는 이유는 쉽게 설명이 된다. 설령 외계인이 전파 신호를 보내고 있다고 해도 대체 어디서 신호를 보내는지 알 길이 없기 때문이다. 우리 은하에만 1,000억 개가 넘는 별이 있는데, 일일이 다 검사를 하기도 어려울 뿐 아니라 멀리서 오는 전파 신호는 매우 미약해서 자연적으로 존재하는 전파 잡음에서 분리해서 관측하는 일도 어렵다. 따라서 SETI는 최근 새로운 계획을 세웠다. 가능성이 큰 목표를 설정한 것이다. 이번 연구에서는 태양보다 오래된 적색왜성 7만 개의 리스트 가운데 지구와 가까운 2만 개를 우선 목표로 삼았다. SETI의 과학자인 세스 쇼스탁(Seth Shostak)에 의하면 적색왜성은 수명이 매우 길어 지적인 생명체가 진화해 고도의 문명을 이룰 가능성이 있다. 하지만 사실 적색왜성이 생명체가 사는 데 적합한지는 과학자들 사이에서 의견이 갈리고 있다. 적색왜성은 태양질량의 40% 미만인 작은 별로써 우리 은하의 별 가운데 80%를 차지한다. 크기가 작은 만큼 밝기나 표면 온도가 낮지만, 대신 핵연료를 적게 소모하기 때문에 오히려 수명은 훨씬 길다. 수많은 적색왜성이 행성을 거느리고 있는데, 이 행성들이 따뜻한 기후를 갖추기 위해서는 적색왜성에 매우 가까이 위치해야 한다. 물론 적색왜성이 어둡기 때문이다. 문제는 가까이 가면 항성풍이나 플레어 같은 현상에 매우 취약해진다는 것이다. 지구의 경우 태양과 적당한 거리를 유지해서 태양풍이나 태양폭풍으로 인해 대기가 날아가는 것을 방지할 수 있다. 하지만 적색왜성 주변 행성에 대해서는 과학자마다 의견이 일치하지 않고 있다. 일부 과학자는 액체 상태에 물이 있을 만큼 적색왜성에 근접하면 대기를 유지하기 힘들고 강력한 방사선 때문에 생명체가 발달하기 힘들 것이라는 의견을 가지고 있다. 반면 적색왜성은 매우 숫자가 많으며 수명도 길어 만약 생명체가 생존하기 적당한 환경만 유지되면 지적 생명체가 진화될 가능성이 가장 크다. SETI의 과학자들은 그 가능성에 기대를 걸고 있다. 캘리포니아에 있는 세티의 ATA(Allen Telescope Array) 전파 망원경은 앞으로 2년간 2만 개의 적색왜성을 조사할 것이다. 과연 이번에는 ET의 신호를 잡을 수 있을지 결과가 주목된다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

달이 태양을 가리는 일식 현상을 우주에서 본다면 어떤 모습일까?최근 미 항공우주국(NASA)은 지구로부터 약 160만 km 떨어진 곳에서 촬영된 일식 현상을 홈페이지를 통해 공개했다. 지난 9일 일식이 아시아를 중심으로 1년 만에 펼쳐진 가운데 우주에서 본 달은 지구에 짙은 그림자(本影)를 드리웠다. 우주에서 촬영된 여러 장의 사진으로 만든 영상을 보면 달은 지구를 미끄러지듯 돌면서 검은 그림자를 남겼다. 일반적으로 인공위성은 지상 400km 위에 떠있어 지구와 달의 모습을 이처럼 동시에 담을 수 없다. 그렇다면 이 사진은 어떻게 촬영됐을까? 그 비밀은 NASA가 쏘아올린 심우주 기상관측위성(DSCOVR)에 있다. NASA는 지난해 2월 민간 우주업체인 스페이스X의 팔콘9 로켓에 위성 DSCOVR을 실어 우주로 발사했다. 이 위성은 일반적인 다른 위성과는 달리 지구로부터 평균 160만 km 떨어진 곳에 위치해 있다. 지구와 달의 거리가 약 38만 km, 국제우주정거장(ISS)이 약 400km 상공 위에 떠있는 것과 비교하면 얼마나 멀리 있는지 알 수 있는 셈. 이같은 이유로 DSCOVR은 시간만 잘 맞추면 지구 주위를 공전하는 달의 모습을 촬영할 수 있는 것이다. 이같은 생생한 사진을 찍기위해 DSCOVR 위성에는 지구 다색 이미징 카메라(에픽·EPIC)라는 특수한 장비가 실려있다. 카메라와 망원경이 결합된 에픽(EPIC·Earth Polychromatic Imaging Camera)은 가시광선, 적외선, 자외선 영역의 이르는 다양한 이미지를 포착한다. 흥미로운 점은 DSCOVR의 주목적이 이번처럼 지구 촬영은 아니라는 점이다. DSCOVR은 태양에서 날아오는 태양풍을 관측하는 것이 주역할로 이 때문에 태양에서 약 1억 4800만㎞ 떨어진 지점까지 날아간 것이다. DSCOVR은 하루 6번 씩 태양의 움직임을 촬영해 지구에 전파 교란등을 야기하는 흑점 폭발을 더 빨리 예보할 수 있게 해준다. 곧 태양이 지구에 미치는 유해한 영향을 연구하기 위해 제작된 위성으로 지구 대기 속 오존층과 에어로졸 수치도 측정한다.　 DSCOVR 프로젝트 과학자 아담 서보는 "지구의 한 지역에서 다른 지역으로 달의 그림자가 이동하는 것을 담아낸 매우 희귀한 사진"이라며 의미를 부여했다. 한편 일식 현상은 이날 우리나라 전역에도 나타났다. 한국천문연구원은 오전 10시 10분부터 1시간 9분가량 해의 일부분이 검게 변하는 부분 일식이 일어났다고 전했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지금으로부터 6년 전인 지난 2010년 2월 11일(이하 현지시간) 미 항공우주국(NASA)의 태양관측위성이 우주로 발사됐다. 바로 역대 최초로 태양이 방출하는 자기장과 극(極)자외선을 관측하는 태양활동관측위성 SDO(solar dynamics observatory)다. 지난 12일 NASA 측은 SDO 발사 6주년을 기념해 이글이글 타오르는 태양의 활동을 담은 영상을 공개했다. 영상을 보면 태양의 표면 위로 춤을 추듯 타오르는 물질이 코로나(corona)다. 코로나는 태양 대기의 가장 바깥층을 구성하는 부분으로, 100만℃에 달하는 고온을 유지하면서 끊임없이 X선과 자외선 등 태양풍을 내뿜는다. 태양으로부터 끊임없이 지구로 불어오는 태양풍은 초속 400㎞에 달하며, 코로나의 홀이 육안으로 확인될 때에는 그 속도가 시속 800㎞에 이르기도 한다. 문제는 태양풍이 지구에까지 날아와 통신장치 및 위성항법장치(GPS)에 피해를 미친다는 사실로 이 때문에 SDO는 24시간 코로나의 활동을 관측한다. 공개된 이 영상은 지난해 1월 1일부터 지난달 28일까지 1년 여 간의 태양 활동을 단 6분 31초 만에 담고있다. 　　 그간 1억 장이 넘는 태양사진을 촬영한 SDO는 장착된 네 개의 망원경으로 3만 6000km 고도의 정지궤도에서 10개의 다른 종류의 파장을 이용해 태양을 촬영한다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 1977년 8월 20일. 인류의 원대한 꿈을 안고 머나먼 우주로 탐사선 한 대가 로켓에 실려 발사됐다. 바로 미 항공우주국(NASA)의 태양계 탐사선 보이저 2호(Voyager 2)다. 보이저 2호는 '2호'라는 타이틀 탓에 유명한 보이저 1호에 가려져 있지만 사실 1호가 보름 더 늦게 발사됐다. 쌍둥이 탐사선 보이저 1, 2호는 목성과 토성까지는 비슷한 경로로 날아갔지만 이후 보이저 1호는 곧장 지름길을 이용해 태양계 밖으로, 2호는 천왕성과 해양성을 차례로 탐사했다. 최근 NASA는 신비로운 자태를 드러낸 천왕성 사진을 홈페이지에 공개하며 보이저 2호의 천왕성 탐사 30주년을 자축했다. 지금으로부터 정확히 30년 전인 1986년 1월 24일 보이저 2호는 이곳 천왕성을 스쳐 지나갔다. 단 5.5시간의 근접비행 동안 보이저 2호는 8만 1500km 거리에서 그간 '얼굴'도 제대로 몰랐던 우리 행성 가족의 모습을 지구로 전송했다. 지구의 4배 만한 크기의 천왕성은 태양에서 평균 19AU, 즉 28.7억 km 떨어진 곳에 위치해 있어 공전하는데만 무려 84년이 걸린다. 행성 내부의 열이 없어 태양계에서 가장 '쿨' 한 행성인 천왕성은 −224.2 °C(단단한 표면이 없는 가스행성이기 때문에 상부 가스 기준)라는 극한의 환경을 가지고 있다. 지금까지 인류가 보낸 처음이자 마지막 방문자 보이저 2호 덕에 인류는 천왕성의 고리 존재와 10개의 달, 해왕성과 닮은 듯 다른 특징을 알 수 있었다. 지난해 9월 기준 보이저 2호는 지구로부터 110AU, 164억km 떨어진 태양풍이 있는 태양권의 가장 바깥자리를 항해 중이다. 빛의 속도로 15시간 걸리는 거리로 이는 연락되는 인류가 만든 피조물 중 지구로부터 두 번째 멀리 떨어져 있는 것이다. 인류의 '척후병'은 쌍둥이 보이저 1호로 지난 2013년 역사상 최초로 태양계의 끝인 성간 우주(interstellar space·태양계 끝 항성과 항성 사이의 공간)에 도달했다. 현재까지 보이저 1호가 여행한 거리는 약 190억㎞로 1차 목표인 목성과 토성 및 두 행성의 위성과 고리를 탐사하는 임무를 성공적으로 수행했다. 사진=NASA/JPL-Caltech　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주 화성의 대기는 매우 희박하다. 대부분이 이산화탄소로 구성돼 있고 산소의 함유량은 극히 적다. 학계는 본래 화성의 대기 두께가 지구의 대기층과 비슷할 정도로 두터웠지만, 수 십억 년에 거쳐 대기층의 탄소가 벗겨져 나간 것으로 믿어왔으며 이러한 현상의 이유는 베일에 가려져 있었다. 그러나 최근 미국항공우주국(NASA)의 제트추진연구소(JPL)와 캘리포니아대학 공동연구진이 이러한 미스터리의 실체를 찾아냈다고 밝혀 학계의 관심이 쏠리고 있다. 기존에는 화성의 태양풍이나 화성 표면의 우주암석 등이 화성 대기의 상당부분을 우주 밖으로 밀어냈다는 학설이 지배적이었다. 실제로 오늘날의 화성 대기의 두께는 지구의 0.6%에 불과하다. 이 때문에 태양으로부터 받는 화성의 복사량은 지구의 0.43배이고, 이는 화성의 표면온도가 지구보다 낮은 원인이기도 하다. 여기까지는 기존의 학설과 크게 다르지 않지만, JPL은 화성의 대기밀도가 유독 낮은 것이 일명 ‘자외선 광해리’ 현상 때문인 것으로 보인다고 주장했다. 광해리(Photodissociation)는 전자에너지 또는 광자에너지를 흡수해 분자가 하나 또는 그 이상의 원자를 잃는 것으로, 태양에너지를 받아 화학작용이 일어나는 것을 뜻한다. 예컨대 초기 지구의 최초의 산소는 수증기가 자외선에 의해 광해리 됨으로써 생성됐다고 여겨진다. 이러한 과정을 화성에 대입해 봤을 때, JPL은 태양의 자외선을 받은 화성 대기의 이산화탄소가 각각 탄소와 산소의 개별원자로 분리되고, 이후 분리된 분자들이 우주로 날아가면서 소실되었다고 보고 있다. 실제 화성 대기에서는 동위원소인 탄소12, 탄소13이 존재하는데, 탄소13은 탄소12에 비해 중성자 수가 더 많아 주로 대기 아래쪽으로 가라앉는다. 광해리 과정으로 분리된 탄소 중 더 가벼운 탄소12가 우주 대기로 흩어지면서 대기의 밀도가 줄어들고, 동시에 탄소13의 함량이 풍부해졌다는 것이 연구진의 추측이다. 연구를 이끈 캘리포니아대학의 후런위 박사는 “40억 년 전에는 지금보다 더 자주 강한 태양풍이 불어왔다. 이는 곧 태양의 자외선 방출이 지금보다 더 큰 영향을 미쳤다는 것을 뜻한다”면서 “이러한 매커니즘으로 살펴봤을 때, 화성의 대기 밀도가 지구보다 낮은 것은 태양의 자외선과 관련된 현상 때문일 것으로 보인다”고 설명했다. 한편 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우주 화성의 대기는 매우 희박하다. 대부분이 이산화탄소로 구성돼 있고 산소의 함유량은 극히 적다. 학계는 본래 화성의 대기 두께가 지구의 대기층과 비슷할 정도로 두터웠지만, 수 십억 년에 거쳐 대기층의 탄소가 벗겨져 나간 것으로 믿어왔으며 이러한 현상의 이유는 베일에 가려져 있었다. 그러나 최근 미국항공우주국(NASA)의 제트추진연구소(JPL)와 캘리포니아대학 공동연구진이 이러한 미스터리의 실체를 찾아냈다고 밝혀 학계의 관심이 쏠리고 있다. 기존에는 화성의 태양풍이나 화성 표면의 우주암석 등이 화성 대기의 상당부분을 우주 밖으로 밀어냈다는 학설이 지배적이었다. 실제로 오늘날의 화성 대기의 두께는 지구의 0.6%에 불과하다. 이 때문에 태양으로부터 받는 화성의 복사량은 지구의 0.43배이고, 이는 화성의 표면온도가 지구보다 낮은 원인이기도 하다. 여기까지는 기존의 학설과 크게 다르지 않지만, JPL은 화성의 대기밀도가 유독 낮은 것이 일명 ‘자외선 광해리’ 현상 때문인 것으로 보인다고 주장했다. 광해리(Photodissociation)는 전자에너지 또는 광자에너지를 흡수해 분자가 하나 또는 그 이상의 원자를 잃는 것으로, 태양에너지를 받아 화학작용이 일어나는 것을 뜻한다. 예컨대 초기 지구의 최초의 산소는 수증기가 자외선에 의해 광해리 됨으로써 생성됐다고 여겨진다. 이러한 과정을 화성에 대입해 봤을 때, JPL은 태양의 자외선을 받은 화성 대기의 이산화탄소가 각각 탄소와 산소의 개별원자로 분리되고, 이후 분리된 분자들이 우주로 날아가면서 소실되었다고 보고 있다. 실제 화성 대기에서는 동위원소인 탄소12, 탄소13이 존재하는데, 탄소13은 탄소12에 비해 중성자 수가 더 많아 주로 대기 아래쪽으로 가라앉는다. 광해리 과정으로 분리된 탄소 중 더 가벼운 탄소12가 우주 대기로 흩어지면서 대기의 밀도가 줄어들고, 동시에 탄소13의 함량이 풍부해졌다는 것이 연구진의 추측이다. 연구를 이끈 캘리포니아대학의 후런위 박사는 “40억 년 전에는 지금보다 더 자주 강한 태양풍이 불어왔다. 이는 곧 태양의 자외선 방출이 지금보다 더 큰 영향을 미쳤다는 것을 뜻한다”면서 “이러한 매커니즘으로 살펴봤을 때, 화성의 대기 밀도가 지구보다 낮은 것은 태양의 자외선과 관련된 현상 때문일 것으로 보인다”고 설명했다. 한편 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

수성에도 유성우 현상이 나타날 수 있다는 새로운 연구결과가 발표됐다고 우주전문 웹사이트인 스페이스닷컴이 23일(현지시간) 보도했다. 예컨대, 단주기 혜성인 엥케가 주기적으로 뿌리는 우주먼지나 부스러기들이 수성의 빈약한 대기와 마찰을 일으키면 유성우가 될 수 있다는 것이다. 지구는 해마다 몇 차례의 유성우 현상을 맞는다. 태양을 공전하는 혜성들이 뿌리고 간 먼지나 부스러기들이 있는 곳을 지구가 지날 때, 이 물질들이 지구 중력에 잡혀 대기 속으로 낙하하면서 수많은 유성이 되어 떨어지는 현상을 유성우라 한다. 연구진은 1년 전 사이딩 스프링 혜성이 화성을 스쳐지날 때도 그러한 유성우가 화성에 한바탕 쏟아졌을 거라고 추정하고 있다. 지구와 화성의 대기를 비교할 때 수성의 대기는 빈약하기 짝이 없는 것으로, 주로 수성 표면에서 방출된 물질들과 태양풍으로 이루어진 원자 알갱이 구름에 지나지 않는다. 수성의 유성우 현상이라는 새로운 발견은 과학자들이 엷은 수성 대기에서 기묘한 칼슘 패턴을 발견함으로써 이루어진 것이다. 미항공우주국(NASA)의 메신저(MESSENGER) 수성 탐사선이 보내온 관측 데이터를 자료로 한 연구에서 과학자들은 수성 지표 가까이에 있는 칼슘이 수성의 공전주기에 따라 규칙적인 변화를 보인다는 사실을 발견했다. 다시 말해, 수성이 태양에 가장 가까울 때, 곧 근일점에서는 칼슘의 양이 최고치에 달한다는 것을 알 수 있었다. 이 같은 놀라운 현상은 수성이 근일점에 이르기 직전에 나타나는데, 이는 수성이 태양 가까이에 있는 우주 먼지 속을 지날 때 예외없이 나타나는 현상으로, 이것이 바로 엥케 혜성이 뿌리고 간 혜성 찌꺼기인 것이다. 엥케 혜성은 주기가 3.3년으로, 단주기 혜성 중에서도 가장 짧은 주기를 가진 혜성이다. 따라서 태양 에너지를 듬뿍 받는 이 혜성은 이미 천년 이상 태양 주위를 돌면서 짙은 먼지 띠를 형성한 것으로 과학자들은 생각하고 있다. 그러나 시기에 관한 퍼즐은 여전히 풀리지 않고 있었다. 연구진은 처음에 혜성 먼지가 수성 표면의 칼슘 입자들에 부딪쳐 공중으로 비산시킨 것으로 생각했다. 하지만 칼슘의 양은 엥케 혜성이 수성에 가장 가까이 접근하기 몇 주 전에 최고치에서 곤두박질한다. 연구자들은 엥케 혜성의 궤도를 수만년에 걸쳐 모델링한 결과, 혜성의 먼지 띠가 궤도상에 넓게 퍼져 있음을 알아냈다. 이 먼지 띠가 오랜 기간 햇빛에 의해 조금씩 밀려나 결과적으로 먼지 띠의 궤도가 크게 바뀌어졌고, 칼슘이 실제로 최고치를 보이는 지점에까지 먼지 띠가 밀려난 것으로 밝혀졌다. 비교적 최근에 생긴 크고 젊은 알갱이들은 아직 작은 알갱이들이 있는 자리에까지 밀려오지는 않았다. 모델이 보여주는 바에 따르면, 엥케가 1만년에서 2만년 전 사이에 뿜어낸 크기 1mm 정도의 알갱이들은 수성의 칼슘 양이 최고치에 이를 때 수성 표면을 치는 것으로 나타나고 있다. 이번 연구결과는 지난 10월 미국 메릴랜드 주에서 열린 미국천문학회 행성과학 연례회의에서 발표되었다. 이 연구에 참여한 과학자들은 북아일랜드 아마 관측소의 아포스톨로스 크리스토 박사와 미국 나사 고다드 우주비행센터의 로즈메리 킬렌 박사 등이다. 논문은 9월 28일자 미국 지구물리학 리서치 레터 지에 게재되었다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

이달 초 미국 항공우주국(NASA) 연구자들은 화성을 생명체가 살 수 없는 불모지로 만든 직접 원인이 태양이라는 충격적인 사실을 발표했다. NASA 연구진은 화성 대기 탐사선 ‘메이븐’이 보내온 자료를 분석한 결과 태양풍이 화성의 대기권을 사라지게 만들었다고 밝혔다. 물이 흐르고 산소가 풍부한 대기를 갖고 있던 화성에 어느 날 갑자기 강한 태양풍이 불어닥치면서 화성을 감싸고 있던 대기와 수분을 우주로 날려 보냈다는 설명이다. 화성은 태양풍으로부터 행성을 보호해 줄 수 있는 대기권이 사라지면서 대기의 이탈이 점점 심해져 지금은 지구의 0.6%에 불과하다. NASA는 이런 연구 결과를 세계적 과학저널 ‘사이언스’에 4편의 논문으로 발표했다. 생명체의 무한한 에너지원으로 알려진 태양이 단숨에 행성 하나를 황폐화시키는 파괴자로 바뀌는 이유는 뭘까. ●폭발하며 엑스선·고에너지 하전 입자 등 방출 지름 139만 2000㎞(지구의 109배), 무게 2×1030㎏(지구의 약 33만배), 지구와의 거리 1억 4960만㎞(광속으로 8분 19초). 태양은 5억 4000만년 전 지구상 생명체가 처음 나타난 뒤부터 무한 에너지원으로 역할을 하고 있다. 질량의 4분의3은 수소, 나머지 4분의1은 헬륨으로 이뤄진 태양은 끊임없는 핵융합 반응을 하며 에너지를 발산하고 있다. 1초 동안 수소 수백만t이 헬륨으로 바뀌는 핵융합 반응으로 만들어 내는 에너지는 500만t이 넘는다. 이는 인류가 탄생한 이후 사용한 에너지보다 많은 양이다. 이 과정에서 부수적으로 발생하는 것이 ‘태양 폭발’(태양 플레어)과 ‘태양풍’ 현상이다. 태양 폭발은 태양 표면에서 발생하는 거대한 폭발 현상으로 대량의 엑스선, 감마선, 고에너지 하전 입자 등을 방출한다. 고에너지 하전 입자가 지구에 도달할 경우 지구 자기장이 갑자기 불규칙하게 변하는 ‘자기폭풍’, 단파무선통신이 일시적으로 끊기는 ‘델린저’ 현상 등이 나타난다. 극지의 하늘을 아름답게 수놓는 오로라도 태양 폭발과 태양풍으로 인해 발생하는 현상이다. 태양풍은 태양에서 불어오는 바람으로 태양 폭발로 인해 발생하기도 하지만 태양 흑점 주변에 강한 자기장이 형성되면서 만들어지는 경우가 더 많다. 태양풍은 다양한 전자파와 자기장파, 미립자를 포함하고 있는데 초당 100만t 가까이 방출되며 초속 200~750㎞ 속도로 지구로 날아온다. 태양풍은 지구 자기장과 대기권의 영향으로 대부분 소멸하지만, 일부 플라스마 입자는 지구 전리층에 강한 영향을 미쳐 일시적인 지자기 변동을 일으키면서 발전소나 변전소 같은 전력시설에 영향을 주기도 한다. 실제로 1859년에는 역대 최악의 태양풍이 발생해 전 세계에서 오로라 현상이 발생하고 유럽과 북미 도심 지역에서 전신 시스템이 마비되고 전신선이 폭발해 전신국에 화재가 발생하는 한편 나침반들이 오작동하기도 했다. 다양한 통신망과 전력망으로 이뤄진 요즘, 강력한 태양풍은 전력 공급망을 파괴하고 각종 통신망을 무력화할 뿐 아니라 위성의 GPS 시스템에도 영향을 미쳐 선박이나 비행기 운행을 어렵게 만들 수도 있다. ●지구는 대기권·지자기장이 보호막 태양 폭발이나 태양풍은 화성이나 달 등 우주 탐사를 계획할 때도 필수적으로 고려해야 할 대상이다. 우주에서는 지구의 대기권처럼 태양풍을 막아 줄 수 있는 보호막이 없기 때문에 자칫 치사량의 우주방사선과 전자파에 노출될 수 있기 때문이다. 우주 과학자들은 태양 폭발 관측으로부터 대피호로 피할 때까지 우주인에게 주어진 시간은 15분 정도에 불과하다는 계산을 내놓기도 했다. 지구는 대기권과 지자기장의 보호 덕분에 화성처럼 대기나 물이 사라질 가능성은 매우 희박하다. 그러나 거대한 태양 폭발로 인한 전자기기 오작동 등 대규모 혼란이 발생할 가능성은 상존하고 있다. 그래서 세계 각국 과학자들은 태양 폭발을 예의 주시하고 있다. 우리나라 국립전파연구원도 NASA와 협력해 태양흑점 폭발 등 태양 활동 감시와 이에 따른 예보 서비스를 제공하고 있다. 지난 18일부터는 태양 활동으로 인해 발생하는 우주방사선의 노출량을 확인할 수 있는 ‘항공 우주방사선 예측 시스템’을 개발해 홈페이지(www.spaceweather.go.kr)에서 제공하고 있다. 홈페이지에서 비행기 편명과 탑승 날짜 등을 입력하면 실시간으로 해당 항공기의 우주방사선 노출량을 확인할 수 있다. 국립전파연구원 우주전파센터 관계자는 “우주방사선은 태양 활동 등으로 인해 우주에서 유입되는 방사선”이라며 “95% 이상이 지표면에 도달하기 전에 지구 대기에 반사되기 때문에 일반인들이 우주방사선 영향을 직접 받을 가능성은 매우 낮다”고 말했다. 이어 “비행기를 자주 타는 승무원의 경우 우주방사선에 직접 노출될 가능성이 높기 때문에 이번 서비스를 통해 개인별 연간 누적 방사선량 관리를 할 수 있도록 한 것”이라고 설명했다. 비행기 승무원들의 경우 우리나라는 우주방사선 허용량을 5년 누적 100mSv(밀리시버트)로 규정하고 있다. 국내 항공승무원의 연간 평균 방사선량은 2.28~2.96mSv 수준으로 알려져 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

-'성분과 영향' 분석 사이언스지 발표 지난해 사이딩 스프링 혜성이 화성을 스쳐 지나갈 때 과학자들은 오르트 구름에서 온 혜성이 어떻게 행동하는가를 잠시나마 엿볼 수 있는 기회를 얻었다. 새 연구에 따르면, 혜성은 화성에서 13만 5,000km 떨어진 화성의 희박한 대기권 상층을 지나가면서 마그네슘과 실리콘, 칼슘, 포타슘 등으로 이루어진 먼지를 1000~2000kg을 부려놓고 갔다. 이 같은 먼지는 바위의 성분과 비슷한 것이다. 사이딩 스프링 혜성은 그밖에도 상당량의 이산화탄소와 질소, 물 등을 부려놓고 갔지만, 이들이 화성 대기 성분과 같아 따로 탐지할 수는 없다. 어쨌든 혜성이 화성에 끼친 이 같은 영향은 그리 오래 가지 않을 것이라고 논문 대표저자인 커리 리세 미국 존스 홉킨스 대학 응용물리연구소 선임 연구원이 밝혔다. 리세 박사는 “혜성이 화성이 끼친 영향은 아주 일시적인 것이었다” 면서 “화성 하늘은 이미 그 같은 먼지로 가득한 만큼 혜성의 영향은 화성 시간으로 하루나 이틀이면 잦아들고 만다" 고 밝혔다. - 작은 혜성의 핵 사이딩 스프링 혜성이 출발한 곳은 오르트 구름이다. 해왕성 바깥으로 수천 천문단위(1천문단위는 지구-태양 간 거리)에 걸쳐 뻗어 있는 궤도를 형성하고 있는 이곳에는 수많은 우주 암석들이 우글거리고 있는 영역으로, 어쩌다가 중력 균형이 무너지면 바위가 튀어나와 혜성으로서의 여정을 시작하게 되는 것이다. 화성 옆을 스쳐지나간 사이딩 스프링도 그러한 혜성의 하나로, 태양계가 생성될 때의 원초 물질을 그대로 간직하고 있는 천체인 셈이다. 현재의 로켓 기술로는 이러한 혜성을 추적할 수가 없기 때문에, 사이딩 스프링이 화성 옆을 지날 때 미 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선들이 혜성의 핵을 관측할 수 있는 절호의 기회를 잡은 셈이다. NASA의 화성정찰위성(MRO)이 보내온 사진에 의하면, 혜성 핵은 0.7km 정도로, 목성 가까이 있는 카이퍼 띠에서 오는 혜성의 평균치에 비해 약간 작은 것으로 나타났다. 태양계가 지금으로부터 약 46억 년 전에 생성된 것으로 볼 때, 카이퍼 띠의 우주 암석들이 그 동안 태양 에너지와 태양풍 압력에 의해 증발되어 크기가 많이 줄어들었을 것으로 과학자들은 생각하고 있다. 2014년 화성 궤도에 진입한 NASA의 또 다른 화성탐사선 메이븐(MAVEN ; Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission)은 사이딩 스프링이 화성 대기에 끼친 영향을 모니터링해왔다. 한편, 화성 표면의 큐리오시티와 오퍼튜니티 탐사로봇들은 혜성의 접근을 촬영, 이미지들을 보내왔는데, 이는 혜성이 지구 외의 다른 행성에 접근하는 것을 잡은 최초의 영상이다. - 태양계 탄생의 단서를 갖고 있을까? 지구의 바다와 생명의 '씨앗'이 혜성으로부터 왔다는 가설은 아직 논의의 여지가 있지만, 67P 혜성(추류모프-게라시멘코 혜성)에 대한 연구가 혜성에서 발견된 물에 포함된 중수소의 비율이 지구의 물과는 다르다는 결과를 내놓은 반면, 다른 연구는 카이퍼 띠 혜성의 물이 지구의 물과 더욱 비슷하다는 결과를 내놓았다. 어쨌든 사이딩 스프링의 화성 접근은 태양계 초기에 어떤 일들이 일어났는지에 대해 단서를 제공할지도 모른다. 오랜 시간 동안 반복된 혜성-소행성의 접근과 충돌이 지구같은 행성에 우주 물질들을 가져왔고, 그 속에 물과 생명의 씨앗들이 포함되어 있었을 거라고 과학자들은 생각하고 있다. 이번 연구는 10월 15일(현지시간) 출간된 세계적인 학술지 ‘사이언스’에 게재됐다. * 사이딩 스프링 혜성(영어: C/2013 A1, Comet Siding Spring)은 2013년 1월 3일 로버트 H. 맥노트가 사이딩 스프링 천문대에서 발견한 비주기 혜성이다. 이 혜성의 최대밝기는 +7.7등성 가량으로 맨눈으로 볼 수는 없지만, 아마추어 천문가들이 망원경으로 볼 수 있는 수준이다. 혜성의 지름은 최고 500m 정도다.(위키백과) 이광식 통신원 joand999@naver.com

지구 50배 크기에 달하는 거대한 코로나 홀(Corona hole)이 태양에서 포착됐다고 미국항공우주국(이하 NASA)가 전했다. 코로나는 태양 대기의 가장 바깥층을 구성하는 부분으로, 100만℃에 달하는 고온을 유지하면 끊임없이 X선과 자외선 등 태양풍을 내뿜는다. 이번에 포착한 코로나 홀은 사진 속 태양 위쪽의 검은색 부분이며, NASA의 태양활동관측위성인 SDO가 촬영했다. 미국 현지시간으로 지난 15일 전송된 코로나 홀의 크기는 지구의 50배에 달한다. 해당 지역에서는 초고속의 태양풍이 뿜어져 나오고 있으며, 극도의 자외선 파장 탓에 검은색으로 보인다. 엄청난 자외선과 초고속의 태양풍이 ‘부산물’로 쏟아지긴 하지만 지구에는 큰 영향을 미치지 않을 것으로 보인다. 전문가들은 이번에 포착한 코로나 홀의 규모가 상당히 크지만, 코로나 홀은 태양 활동에서 자주 관측이 가능하다고 설명했다. 태양이 11년 주기로 흑점이 많아지는 극대기와 흑점이 줄어드는 극소기를 반복하는데, 지난해는 태양 활동 극대기의 정점에 달했으며 현재는 줄어들고 있는 추세다. 코로나 홀이 처음으로 관측된 것은 1973년으로, 당시 NASA의 첫 우주정거장 스카이랩(Skylab)에서 우주비행사들의 의해 X선으로 촬영됐다. 태양으로부터 끊임없이 불어오는 태양풍은 초속 400㎞에 달하며, 코로나 홀이 육안으로 확인될 때에는 태양풍의 속도가 시속 800㎞에 이르기도 한다. 미국 국립기후자료센터(NOAA)는 현재 코로나 홀이 서쪽으로 이동 중이며, 당분간 강력한 태양풍은 유지될 것으로 보인다고 예측했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr