토성 탐사선 카시니 호 상상도

[서울신문 나우뉴스]

-토성탐사선 카시니의 마지막 근접비행

앞으로 6개월 동안 미항공우주국(NASA)의 토성 탐사선 카시니 호는 토성의 두 얼음 행성에 대한 마지막 관측을 실시할 예정이다.

토성의 타이탄

두 위성 중 하나는 유명한 엔켈라두스이고, 다른 하나는 덜 알려진 디오네이다. 간헐천을 분출하는 엔켈라두스에 대해서는 세 차례 근접비행을 실시하며, 역시 얼음 입자를 분출하는 것으로 알려진 디오네에 대해서는 한 차례 근접비행을 하며 관측할 예정이다.

카시니 호가 지구를 떠나 7년 동안 날아간 끝에 토성에 도착한 것은 2004년 7월 1일이다. 그후 카시니는 10년 넘게 이 거대 가스 행성의 궤도를 돌면서 토성과 그 위성들에 대한 인류의 지식을 획기적으로 확장시켰다. 이제 연료가 바닥을 보임에 따라 토성 미션의 마지막 단계에 돌입할 예정이다. 이것은 토성의 고리들 사이를 누비는 최근접 궤도 비행을 하는 대담한 미션으로, '카시니 그랜드 피날레'로 불린다.

엔켈라두스는 60여 개에 이르는 토성의 위성 중 하나로 지름이 500km 정도에 불과한 아주 작은 위성이다. 연구팀은 10년 전 카시니 호의 탐사 데이터를 분석한 결과 이 위성 남극에서 염류를 포함한 얼음 결정이 분출되고 있는 것을 발견했다.

중력을 이용한 측정에 따르면 엔켈라두스 남극에 있는 바다는 얼음 표층으로부터 30∼40km 아래에 있으며, 바다의 깊이는 약 10km다.

엔켈라두스의 호랑이 무늬

이 같은 얼음 행성이 과학자들의 관심을 끄는 것은 태양계 내 생명의 존재를 발견할 확률이 아주 높기 때문이다. 이러한 얼음 행성들은 거의 그 내부에 바다를 가지고 있을 것으로 추정되며, 토성과의 강력한 중력 상호작용으로 인해 바다는 액체 상태에서 미생물들을 포함하고 있을 것으로 보여지고 있다. 이런 이유로 엔켈라두스는 우주 생물학자들이 가장 가고 싶어하는 천체의 하나로 꼽히고 있다.

디오네에 대한 마지막 관측은 8월 17일에 이루어질 것으로 보인다. 중력 이용 관측법으로 정밀하게 실시될 이 관측에서는 디오네를 둘러싸고 있는 두꺼운 얼음 표층 속에 대해 보다 많은 정보를 얻을 것으로 기대되고 있다. "디오네의 내부에서도 엔켈라두스와 같은 형상이 일어나고 있다는 힌트를 갖고 있지만, 결정적인 증거는 아직 찾아내지 못하고 있습니다." 하고 나사의 카시니 팀 과학자 린다 스파일커 박사가 밝혔다.

엔켈라두스에 대한 마지막 세 차례 근접비행은 2015년 중으로 잡혀 있다. 10월 14일에는 북극, 10월 28일에는 간헐천 분출지역, 12월 9일에는 남극을 각각 근접비행하며 기후환경 등을 조사할 예정이다.

엔켈라두스의 남극은 지금 겨울철로, 표층의 호랑이 무늬로부터 나오는 열기를 포착하기에는 적기다. 이 지역이 바로 간헐천이 분출하는 곳이다.

디오네 표층

북극 근접비행 때는 광각 렌즈를 사용해 간헐천 분출을 정밀하게 조사할 예정이다. 가장 극적인 근접비행은 간헐천 분출 지역으로 깊이 뛰어드는 것으로, 분출 가스와 입자의 성분을 분석해서 그 근원을 밝혀내는 일이다.

분출에 대한 가장 유력한 이론은 엔켈라두스 바다의 해저에서 위성 암석 핵과의 상호작용으로 인해 상승된 수온이 물을 치솟게 해 표층의 차가운 물과 뒤섞이면서 분출되는 것이라는 설명이다. 분출 물질 중에 나노실리카 입자가 발견되기도 했다.

토성 미션 중 가장 장관을 이룰 최종 단계는 토성 최대 위성인 타이탄의 중력을 이용해 토성의 가장 안쪽 고리 속으로 '뛰어드는' 것이다. 거기에서 카시니는 22차례 궤도비행을 한 후 2017년 9월 15일 토성 대기층으로 뛰어들어 최후를 맞음으로써 13년에 걸친 토성 대장정을 마무리하게 된다. 카시니가 토성 대기와의 마찰로 불타기 전까지 토성의 대기 성분을 지구로 전송하는 것이 마지막 미션이 될 것이다.

"카시니를 토성에 충돌시켜 최후를 맞게 하는 것은 위성의 바다를 보호하기 위한 것입니다." 라고 스파일커 박사는 설명했다.

엔켈라두스의 간헐천

카시니를 궤도상에 그대로 방치하다가 혹 엔켈라두스에 떨어지면 연료로 쓰이던 방사능 물질이 바다를 오염시켜 생물들을 죽일지도 모른다는 우려에서다. 지난 2003년 목성 탐사선 갈릴레오 호가 최후를 맞은 것과 똑같은 방법이다.

이광식 통신원 joand999@naver.com

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