[사이언스포럼]눈앞에 다가온 우주탐사시대

임홍서 한국천문연구원 책임연구원

우주탐사 시대이다. 지난 3월6일 소행성 탐사선 '돈(Dawn)'호가 왜소행성 세레스(Ceres)의 궤도에 진입했다는 소식이 들려왔다. 7월에는 '뉴호라이즌(New Horizons)'호가 명왕성에 도착할 예정이다. 신문의 한 면을 '태양계면'으로 편성해도 괜찮을 듯싶다. 태양계는 더 이상 가볼 수 없는 곳이 아니라 우리가 살아가게 될 또 하나의 지구, 미지의 개척지로 다가오고 있다.

태양계는 태양이라는 별과 8개의 행성, 5개의 왜소행성, 행성과 왜소행성 주위를 돌고 있는 수많은 위성(달), 훨씬 더 많은 소행성과 혜성으로 구성돼 있다. 인류가 살 만한 곳은 어디일까? 태양은 중심온도가 1500만도에 달해 수소핵융합반응이 일어나고 있는 별, 간단히 말해 불덩어리이다. 별인 태양은 우리가 살 수 있는 환경이 아니다. 작은 크기의 소행성과 혜성은 다른 천체의 중력 영향을 쉽게 받을 수 있기 때문에 이런 불안정한 곳에 정착지를 만들 수는 없다. 태양에 가까워지면 태양의 열기로 내부물질이 증발해 꼬리를 만드는 혜성은 더더욱 인류가 거주할 만한 곳이 아니다. 왜소행성은 명왕성, 에리스, 하우메아, 마케마케, 세레스 이렇게 5개 천체를 가리킨다. 이 중 세레스는 화성과 목성 사이의 소행성대에 있다. 나머지 4개는 해왕성 바깥쪽에 위치한 카이퍼벨트에 있다. 5개 왜소행성 모두 우리의 달보다 작은 천체들이다. 태양에 비교적 가까운 소행성대의 세레스는 영하 100도, 그보다 10배 더 멀리 있는 카이퍼벨트의 명왕성과 다른 왜소행성들은 영하 210도 이하의 환경일 것으로 추정된다.

최근 탐사선 '돈'과 '뉴호라이즌스호' 모두 이 왜소행성들에 접근하고 있으며 각각 소행성대와 카이퍼벨트를 대표해 그 주변의 환경을 우리에게 알려줄 것으로 기대하고 있다. 흥미로운 것은 위성, 즉 달이다. 우리의 달보다는 목성과 토성의 달이 더욱 관심을 끈다. 목성의 67개 달과 토성의 62개 달 중에서 명왕성보다 큰 달은 5개나 있다(우리의 달도 명왕성보다 크다!). 목성과 토성의 달이 있는 곳은 영하 150도 이하의 추운 곳이라 물이 있다면 모두 얼어있을 것으로 예상된다. 모 행성인 목성과 토성의 강한 중력은 달 중심부에 조석효과를 일으켜 내부를 뜨겁게 만들어 얼음의 일부분이 녹을 수도 있다고 생각돼 왔다. 이를 뒷받침하듯 최근 목성의 달 유로파에서는 수증기가 뿜어져 나오는 것이 관측됐으며 지구와 비슷한 판구조론, 산소를 포함하는 대기도 확인됐다. 유로파는 현재 태양계 그 어느 곳보다 생명체의 존재 가능성이 높은 곳으로 여겨지고 있다. 2020년대에 유럽우주국과 미 항공우주국(NASA)의 탐사선이 유로파를 탐색할 계획이다. 인류의 정착 가능성은 그 이후에 논의될 것을 보인다. 행성 중에서는 단연 화성이 제2의 지구로 꼽히고 있다. 불덩어리인 태양에 가장 가까운 수성은 대기가 없어 낮과 밤의 온도차가 600도나 되며 두꺼운 이산화탄소의 대기로 인해 지구의 90배 가까운 기압을 갖는 금성은 낮밤 없이 450도를 넘는 곳으로 아직은 우리가 개발할 만한 곳은 아니다. 화성은 지구보다 1.5배 더 태양으로부터 떨어져 있어 평균온도는 영하 60도, 이산화탄소가 대부분인 약한 대기, 자갈과 모래로 이루어진 황량한 환경을 가지고 있다. 하지만 4계절이 존재하며 적도지방에는 여름에 온도가 영상으로 올라가고, 하루의 길이가 거의 24시간이라 인류의 생체리듬에 적합하다. 아직 화성 표면에서 물의 존재는 확인하지 못했지만 지각 아래에서는 지열로 인해 지하수가 있을 수도 있는 곳이 바로 화성이다. 지금까지 인류가 알아낸 정보에 의하면 화성은 제2의 지구가 될 만한 조건들을 충분히 갖추고 있으며 선진국의 우주개발은 이제 화성의 인류 정착을 목표로 진행 중이다.