[문종명 과학칼럼] 태양계의 달들



  • 캐나다 한국일보 (public@koreatimes.net) --
  • 15 May 2017

태양계에는 67개의 위성(달)이 있고 이 중 목성과 토성의 달 3개에서 미생물이 있을 가능성이 발견됐다. 목성은 산소, 토성은 메탄가스를 가져 생명체 존재가 유력시 된다. 그렇다면 빅뱅과 함께 생명체는 전 우주에 뿌려졌는가?


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(왼쪽부터) 지구, 목성의 달 가니미드와 유로파, 토성의 달 엔셀라두스.

지구처럼 태양을 공전(주위를 바퀴 돌다)하는 별들을 행성이라 하고 다시 행성주위를 도는 위성을 달이라고 부른다. 수성과 금성은 지리적으로 태양과 가까워 태양이 끌어당기는 중력이 강해서 달이 없다. 비록 있다해도 태양에 빼앗긴다.

하지만 지구만해도 태양과의 거리가 15 킬로미터나 되므로 태양은 지구의 달을 끌어가지 못한다. 멀리있는 화성 달은 태양중력이 약해서 직경이 고작 22킬로와 12킬로 밖에 안되는 작은 사이즈지만 화성주위를 돌고있다. 목성은 태양으로부터 78 킬로나 떨어졌는데 크고 작은 달들이 67개나 된다. 이보다 멀리, 14 킬로 떨어진 토성은 달을 53개나 가져서 태양계에 존재하는 173개의 70% 목성과 토성에 있다.

이렇게 많은 달들이 각자 독특한 개성과 비밀을 지니고 있지만 개의 달을 탐색하려면 천문학적 비용이 들어 날로 미룰 밖에 없다. 많은 중에서 과학이 관심을 가진 달은 미생물이라도 생명체가 사는 달인데 학계는 3개의 달을 지목한다. 가니미드(Ganymede) 유로파(Europa) 목성의 달이며 다른 하나는 엔셀라두스(Enceladus)라는 토성의 달이다. 가니미드는 직경이 53 킬로로 지구 달보다 1.5배나 된다. 이것은 태양계에서 달로서는 가장 크다. 표면은 단단한 얼음으로 덮혀 있지만 얼음 밑에는 깊이가 2 킬로가 넘고 염분이 있는 바닷물이 있다. 목성의 평균기온이 영하 171도로 45 년의 세월이 지났다면 아무리 바다가 깊다해도 꽁꽁 얼어야 하는데 가니미드는 지구처럼 중앙 핵심에 온도가 1,700도나 되는 쇠물핵(Iron Core) 보유하고 있어 바다밑은 액체로 있으며 쇠물핵 때문에 지구처럼 자력(磁力) 있어 미생물의 생존 가능성이 높다. 그러나 속을 관찰하기가 쉽지 않다. 얼음을 깨야하기 때문이다. 인류는 2030년도에 탐사선을 이곳에 보낼 계획이다.

목성의 하나의 유로파는 직경이 3,100 킬로이므로 우리 지구의 크기만하다. 이것 역시 100킬로가 넘는 두터운 얼음으로 덮혀있고 중앙에 규소성분을 지닌 암석핵이 있다. 암석과 얼음 사이에 물이 존재한다. 뜨거운 암석도 아닌데 어떻게 물이 녹았을까? 이것은 목성의 중력에 끌려 얼음 표면이 높이 150미터까지 주기적으로 치솟아 마찰에 의해 발생하는 열로 보고 있다. 이는 마치 지구의 인력으로 밀물과 썰물이 생기는 현상과도 같다. 이러한 요동으로 얼음 표면은 수많은 균열을 보여주며 균열된 사이로 수증기가 분출 되기도한다. 분출된 수증기 속에서 산소가 발견되었으므로 생명체가 있는 여건이 된다고 추측한다. 생명체가 있을 있는 또다른 엔셀라두스는 토성의 달이지만 생명체를 지닌 달일 가능성이 가장 높다.

이유는 1997년에 보낸 카시니(Cassini)탐사선이 12 토성주위를 탐사하고 있는데 지난해 달에서 분출되는 수증기 속에서 메탄가스가 발견됐기 때문이다. 메탄가스란 일반적으로 생물이 썩을 풍기는 악취이다. 목성의 평균 기온은 영하171도나 되고 바닷물 깊이가 미터라해도 쑥돌처럼 단단히 얼어버리고 만다. 엔셀라두스는 직경이 500킬로미터 정도로 남한 만한 작은 달이다. 표면은 30-40 킬로미터 얼음으로 덮혀있고 나머지는 암반이다.

그런데 2005 카시니탐사선은 남극에서 수증기가 빠른 속도로 분출되고 있음을 발견했다. 2015년에는 카시니가 지상 38킬로까지 접근하여 수증기를 분석했는데 놀랍게도 메탄가스가 나왔고 적외선 카메라 촬영결과 1천도가 넘는 열이 남극 얼음 안에 있음이 밝혀졌다. 모두가 얼어 붙은 얼음 속에서 어떻게 일부분에 높은 고온이 존재하는지 원인은 밝혀지지 않았다. 미생물은 햇빛이 없어도 뜨거운 물속에서도 생존한다. 실제로 지구 해저에서 분출되는 화산 주위는 고열인데 미생물이 더많이 몰려 살고있다. 항공우주국(NASA) 2030년에 새로운 분석기를 탑제한 탐사선을 보낼 예정이다.

이같은 이야기를 들어보면 인간이 외계의 생명체를 찾기 위해 얼마나 노력하는지 있다. 지구에서는 정원 수저속에서 DNA 지닌 미생물이 보통 10억개 이상 발견되지만 외계에서 하나의 미생물이라도 발견한다면 이는 빅뱅 함게 생명체가 전우주에 뿌려졌다는 의미가 되기 때문에 과학자들은 흥분하는 것이다.