[사이언스]

美, 2022년까지 탐사선 발사… 45번 근접비행하며 조사 계획

"얼음밑 바다엔 물·유기물 등 생명 탄생 필수요소 다 있어"

14일 미 항공우주국(NASA)의 무인(無人) 우주선 '뉴허라이즌스'가 태양계 끝자락에 있는 명왕성을 찾는다. 9년 넘는 긴 여정의 끝이 다가오고 있다. 그렇다면 우주 탐사의 다음 장(章)은 태양계 너머에서 펼쳐질까. 예상과 달리 미국과 유럽의 우주 탐사 경쟁은 다시 태양계 한가운데인 목성의 위성으로 회귀(回歸)하고 있다. 바로 태양계에서 생명체가 있을 가능성이 가장 큰 '유로파(Europa)'이다. 과연 인류는 태양계에서 살아 있는 동료를 처음으로 만날 수 있을까.

◇지구보다 두 배 많은 물 간직

NASA는 지난달 목성의 위성 유로파 탐사를 위한 프로젝트가 공식화 단계로 발전했다고 발표했다. 미 의회는 1억4000만달러의 예산을 배정해 2022년까지 목성 탐사선을 발사하도록 했다. 앞서 유럽우주국(ESA)도 유로파 탐사선 '주스(JUICE)'를 2022년에 발사한다고 발표했다.

목성의 위성 유로파에서 수증기가 얼음을 뚫고 뿜어져 나오는 모습을 그린 상상도. 위쪽의 거대한 행성은 목성, 뒤쪽의 밝게 빛나는 별은 태양이다. /NASA 제공

유로파는 목성의 위성 가운데 넷째로 크다. 1610년 1월 8일 갈릴레오 갈릴레이가 발견했다. 직접 만든 망원경을 통해서였다. 유로파란 이름은 그리스 신화에서 제우스의 연인 중 한 명인 에우로페의 영어 이름에서 따왔다. 갈릴레이는 목성의 위성 관측을 통해 '모든 천체가 지구를 중심으로 돈다'는 지구중심설이 틀렸음을 알게 됐다. 그는 이후 '지구가 태양 주위를 돈다'는 코페르니쿠스의 태양중심설을 지지했다.

갈릴레이의 발견 이후 400년이 넘은 지금 다시 유로파가 주목을 받는 것은 지구 밖에서 처음으로 생명체를 발견할 가능성이 크기 때문이다. NASA의 존 그룬스펠드 과학탐사 부국장은 "유로파의 바다에는 물과 유기물, 지구 바닷속 화산과 같이 생명 탄생에 필요한 요소들이 다 있다"고 밝혔다.

1970년대 과학자들은 유로파의 빛 반사율이 높은 것은 지표면이 얼음으로 덮여 있기 때문이라고 추정했다. 얼음 아래에는 지구의 남극처럼 액체 상태의 물이 있을 가능성이 제기됐다. 이 가설은 1979년 NASA의 무인 탐사선 '보이저'호가 유로파를 촬영해 입증했다.

같은 시기에 해양과학자들은 지구의 심해저에서 마그마가 데운 뜨거운 물이 분출되는 곳을 발견했다. 빛이 들어가지 않아 광합성을 할 수 없는 곳임에도 깊은 바다의 열수(熱水) 분출구 주변에서는 다양한 생명체가 발견됐다. 유로파의 생명체도 그런 곳에 있을 것으로 추정됐다.

1990년대 말 목성 탐사선 갈릴레오는 유로파 표면 수백㎞ 상공까지 접근해 다양한 탐사활동을 벌였다. 자기력계 조사에서 얼음 아래 바다의 수심은 평균 100㎞ 정도로 나왔다. 바다는 지구처럼 액체 상태의 소금물이었다. 그 양은 지구에 있는 물의 두 배나 될 것으로 추정됐다. 갈릴레오는 2003년 수명을 다하고 목성에 충돌해 폭발했다. 유로파에 있을지 모르는 생명체가 행여 지구 생명체 때문에 오염될까 봐 일부러 목성으로 돌진한 것이다.

◇26㎞ 상공까지 근접해 과학탐사 벌여

NASA가 새로 발사하는 유로파 탐사선은 45번의 근접 비행을 할 예정이다. 탐사선은 표면 26㎞ 상공까지 접근한다. 고해상도 카메라와 분광계가 장착돼 있어 표면을 촬영하고 화학 성분을 분석할 수 있다. 얼음을 뚫고 지나가는 레이더파도 발사한다. 이를 통해 표면을 덮은 얼음의 두께와 그 아래 바다의 상태를 알 수 있다. 자기력계는 얼음 아래 바다의 수심과 염분 농도를 알려준다.

탐사선은 유로파에 착륙하지는 않는다. 하지만 운이 좋으면 유로파의 바닷물을 직접 경험할 수도 있다. 2012년 허블 우주망원경은 유로파의 표면에서 수증기가 분출되는 모습을 촬영했다. 탐사선이 유로파 표면에 근접 비행을 하는 동안 수증기가 분출되면 일부를 채집할 수도 있다. NASA는 2022년 이후에 유로파의 바닷속을 탐사할 이동형 로봇을 개발 중이며 최근 시제품도 공개했다.

그룬스펠드 NASA 부국장은 "지난 20년간 모은 증거들은 기대를 부추기는 데 충분했다"며 "이제 인류의 가장 심오한 질문인 '우주에 우리밖에 없는가'에 답할 시간이 다가오고 있다"고 말했다.

[이영완 과학전문기자 ywlee@chosun.com]

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