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미래&과학 과학

토성 위성 ‘타이탄’ 세계지도 나왔다

등록 2019-11-19 15:12수정 2019-11-19 16:46

카시니탐사선 120번 선회 조사자료 바탕
액체 흐르는 지구밖 유일한 태양계 천체
질소 바람과 메탄 비가 다양한 지형 형성
달 1.5배 크기…전체 3분의 2는 평원지대
“생명체 찾기 위한 최고의 장소 중 하나"
18일 나사가 공개한 최초의 타이탄 지도 완성본. 네이처에서 인용
18일 나사가 공개한 최초의 타이탄 지도 완성본. 네이처에서 인용

토성의 가장 큰 위성인 타이탄의 전체 지형 지도가 처음으로 완성됐다. 타이탄은 목성의 최대 위성인 가니메데에 이어 태양계에서 둘째로 큰 위성이다.

미국항공우주국(나사) 제트추진연구소는 토성 탐사선 카시니-호이겐스호가 찍은 사진과 수집한 데이터를 토대로 작성한 타이탄의 지도를 완성해 18일(현지시각) 공개했다. 지도에는 구릉지대와 평원, 계곡, 분화구, 호수 등 다양한 지형들이 표시돼 있다. 카시니-호이겐스호는 토성 궤도선 카시니호와 타이탄 착륙선 호이겐스호로 구성돼 있다. 1997년 지구를 떠난 카시니호는 2004년 토성 궤도에 도착해 2017년까지 토성을 120여차례 선회하며 타이탄의 대기와 그 아래 표면을 조사했다. 토성 궤도에 도착한 직후 모선에서 분리된 호이겐스(1665년 타이탄 발견자의 이름)호는 타이탄에 착륙해 수백장의 사진을 보내왔다.

제트추진연구소의 로설리 로페스 연구원은 과학학술지 <네이처>와의 인터뷰에서 "타이탄은 지구처럼 대기층을 갖고 있어서 바람도 불고 비도 내리는 정말 아주 흥미로운 세계"라며 "태양계에서 생명체를 찾기 위한 최고의 장소 가운데 하나"라고 말했다. 타이탄 대기의 주성분은 질소, 구름은 메탄과 에탄이다.

카시니호가 찍은 타이탄 북반구 사진. 액체 메탄 호수가 햇빛에 반사돼 반짝인다. 나사 제트추진연구소 제공
카시니호가 찍은 타이탄 북반구 사진. 액체 메탄 호수가 햇빛에 반사돼 반짝인다. 나사 제트추진연구소 제공

나사가 공개한 지도를 보면 타이탄 표면의 3분의 2는 평원이다. 그 다음으로 큰 지형은 바람이 만든 사구(모래언덕)로 전체의 17%에 이른다. 이것들은 대부분 타이탄 적도 부근에 있다. 이어 작은 산이라 할 구릉지대가 14%를 차지한다. 나머지 1.5%는 비와 침식작용으로 깊게 패인 계곡들로 이뤄진 미로지형이다. 소행성 등의 충돌로 형성된 분화구는 매우 적다. 이는 타이탄의 표면이 상당히 젊다는 걸 시사한다고 <네이처>는 밝혔다.

타이탄은 태양계에서 지구를 빼고는 유일하게 표면에 액체가 안정적으로 존재하는 천체다. 전체의 1.5%에 해당하는 지역에 액체가 분포돼 있다. 그러나 이 액체의 성분은 지구와 같은 물이 아니라 메탄과 에탄이다. 이 탄화수소 물질들은 지구에선 가스이지만 타이탄처럼 극히 낮은 기온 환경에선 액체가 된다. 타이탄의 평균 온도는 영하 178도이다.

토성과 고리 옆을 지나가는 타이탄. 2011년 카시니호가 타이탄에서 230만km 떨어져 있는 지점에서 촬영했다. 나사 제트추진연구소 제공
토성과 고리 옆을 지나가는 타이탄. 2011년 카시니호가 타이탄에서 230만km 떨어져 있는 지점에서 촬영했다. 나사 제트추진연구소 제공

이번에 작성한 지도의 역할은 무엇일까? 뉴욕 버팔로대의 트레이시 그레그 교수에 따르면 타이탄이 주기적으로 어떤 변화를 겪어왔는지, 타이탄에서 앞으로 일어날 변화는 무엇일지 등 타이탄에 관한 궁금증을 푸는 데 큰 실마리를 제공해 줄 수 있다. 예컨대 타이탄 호수의 대부분은 북극 근처에 있다. 왜 그럴까? 과학자들은 토성이 태양을 타원궤도로 돌면서 타이탄 북반구의 여름이 남반구 여름보다 길어진 탓이라고 추정한다.

타이탄의 크기는 지름 5150km로 달의 1.5배다. 수성과 비슷한 크기다. 토성에서 122만km 떨어진 거리에서, 15.9일을 주기로 토성을 돈다.

카시니호는 2017년 9월 토성 대기권으로 진입하면서 산화했다. 나사는 2034년 타이탄에 드론 `드래곤플라이'를 보낼 계획이다. 이 드론은 타이탄 상공을 날면서 다양한 지형을 관찰한다. 나사는 현재로선 앞으로 토성이나 토성 위성의 궤도를 탐사할 계획은 없다. 따라서 이번에 공개한 지도가 상당 기간 최고의 타이탄 지도 역할을 할 것으로 보인다.

지도 작성 과정과 결과에 대한 상세한 설명은 18일치 <네이처 애스트로노미>에도 실렸다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr, ▶곽노필의 미래창 바로가기
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