[과학을읽다]화성은 마치 김연아처럼 회전한다

자전속도 매년 빨라져
중심축 극지대 무게 늘어나
NASA "피겨선수 회전하듯"

태양계에서 지구와 가장 가까운 화성의 자전 속도가 매년 조금씩 더 빨라진다는 사실이 확인됐다. 과학자들은 중심축인 화성의 극지역에 얼음이 축적되면서 무게가 늘어났기 때문으로 추정하고 있다. 즉 김연아 같은 피겨 스케이트 선수들이 회전할 때 팔을 움츠리면 속도가 더 빨라지는 것과 같은 현상이 벌어지고 있다는 것이다.

화성. 자료이미지.

미국 항공우주국(NASA)은 7일(현지 시각) 벨기에 왕립천문대 연구팀이 최근 국제학술지 네이처(Nature)에 이같은 연구 결과가 담긴 논문을 게재했다고 밝혔다. 연구팀은 지난해 12월 화성에서 4년간 임무 수행 끝에 태양광 패널에 쌓인 먼지 때문에 수명을 다한 NASA의 '화성 지질학자' 인사이트(Insight)가 마지막까지 전송한 관측 결과를 이용해 이같은 결론을 내렸다.

연구팀은 화성의 회전 속도를 측정하기 위해 인사이트에 장착된 장비 중 하나인 '회전 및 내부 구조 실험(RISE)'이라는 이름의 안테나와 무선 트랜스폰더를 활용했다. 연구팀은 이 기구를 통해 화성의 회전 속도를 측정한 결과 매년 4밀리아크초(milliarcseconds ) 만큼 빨라지고 있는 것을 확인했다. 즉 화성의 하루 길이가 매년 1000분의1초씩 짧아지고 있다는 얘기다. 연구팀은 미미한 변화지만 아직까지 확실한 원인을 찾지 못하고 있다. 화성의 극지방에 얼음이 축적되거나 얼음이 묻혀 있는 땅이 융기하는 현상 등 몇 가지 이유를 추정하고 있을 뿐이다. 이에 대해 NASA는 "화성의 무게 중심의 이동으로 마치 스케이팅 선수가 팔을 쭉 뻗은 채 회전하다가 안으로 당기면 속도가 더 빨라지는 것과 같은 가속 효과가 나타날 수 있다"고 설명했다.

NASA는 1970년대 화성에 보냈던 바이킹 착륙선이나 1990년대 발사한 패스파인더 등 역대 모든 화성 착륙선에 RISE 안테나를 장착, 전파 발신ㆍ수신을 통한 과학 연구를 수행해 왔다. 특히 2018년 화성에 착륙한 인사이트는 그동안 발전한 전파 기술과 NASA가 심우주네트워크(Deep Space Network) 등 지구에 구축한 안테나들을 업그레이드하면서 정밀한 측정이 가능했다. 바이킹 착륙선때 사용했던 전파 측정 장치보다 무려 5배나 더 정확한 데이터를 획득할 수 있었다.

화성 지질탐사선 인사이트. 사진출처=NASA 홈페이지

연구팀은 또 인사이트가 남긴 데이터를 바탕으로 화성의 정확한 크기와 내부에 있는 핵의 크기도 알아냈다. 우선 전파 측정 결과를 바탕으로 화성이 회전하면서 내부의 액체 핵이 흔들림에 따라 발생하는 행성의 진동 현상의 크기를 측정했다. 이를 기반으로 계산된 화성 핵의 크기는 반경 약 1835km였다. 연구팀은 이어 이 수치를 이전에 두 차례에 걸쳐 지진계를 통해 측정한 것과 비교해 분석했다. 특히 지진파가 화성 내부를 통과할 때 핵에서 반사되는지 아니면 그냥 통과하는지를 살펴봤다. 이 결과 연구팀은 화성 핵의 반지름이 약 1790~1850km이며, 화성 전체의 반지름은 약 3390km로 지구의 약 절반 정도 크기라는 것을 측정할 수 있었다.

연구팀의 아틸리오 리볼디니 벨기에 왕립천문대 연구원은 "이번 데이터는 화성의 핵의 모양이 단지 회전으로만 설명될 수 없다는 것을 시사한다"면서 "화성 지각 깊숙한 곳에 묻혀 있는 밀도가 더 높거나 낮은 다른 영역들도 영향을 끼친다"고 말했다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr