"목성 위성 유로파에 거대한 바다 증거"...목성 탐사는?

목성의 달인 유로파.
목성의 달인 유로파.

“유로파에 생명체와 밀접한 관계가 있는 물이 지구보다 두배 많이 있을까요?” “유로파에 혹시 외계 인어가 있는거 아닌가요?”

미국 항공우주국(NASA)이 “목성 위성 유로파에서 `놀라운 활동 증거(surprising evidence of activity)`를 허블 망원경으로 찾았고, 이를 26일 오후 2시(한국시간 27일 새벽 3시) 발표하겠다”고 공표, 세계가 들썩였다.

나사(NASA) 발표에 네티즌들은 “물이 지구보다 2배 있을 것” “외계 인어가 있는 것 아니냐” 등의 추측을 내놓으며 비상한 관심을 보였다. 과학계는 나사가 유로파 지하에서 거대한 바다 증거를 찾은 것으로 보고 있다.

◇유로파는 무엇?=우주에 액체 상태 물이 있을 것으로 추정되는 대표적 천체다. 유로파 이외에 화성과 토성 위성 엔켈라두스도 물이 있을 것으로 과학자들은 보고 있다.

목성이 보유한 67개 위성 중 하나로 얼음이 많아 `얼음 위성`으로도 불린다. 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 발견했다. 그리스신화에서 제우스와 관계를 맺은 여인의 이름에서 따왔다. 목성 중심에서 67만 1050㎞ 떨어져있고 공전 주기는 3.5512일이다. 지름은 3130km다. 낮에도 지표온도가 〃130℃나 된다.

표면에 덮여 있는 100km 두께 얼음 때문에 희게 보인다. 이 아래에는 암석으로 이루어진 핵이 있을 것으로 추정된다. 온통 얼음으로 덮여 있어 산맥이나 깊은 계곡, 화산이 터진 자국은 보이지 않고, 다른 위성에서 볼 수 있는 운석 구덩이도 드물다. 크레이터는 지름 수십km 규모고 단위면적당 수는 적다.

위성 표면에 검은 줄무늬가 보이는데 이는 갈라진 얼음 사이로 물이 솟아 다시 얼어붙으면서 균열이 생긴 것으로 추정된다. 지구 위성인 달보다는 약간 작다. 2013년에 유로파 남반구에서 거대한 물기둥이 솟구치는 장면이 관측되기도 했다.

물기둥은 유로파가 목성에서 멀리 떨어졌을 때 솟아올랐다. 목성과 거리, 중력, 조석 차에 따라 발생한 현상으로 설명됐다. 유로파 표면의 얼음이 갈라지면서 내부의 물이 솟아올랐다는 것이다. 이는 유로파 지하에 거대한 바다가 있다는 간접적 증거이기도 하다. NASA는 오는 2022년 로봇과 탐사선을 동원해 유로파 지각 아래를 탐사할 계획이다.

◇발표자들도 시선=브리핑에 참가하는 4명의 NASA 과학자들 면모도 관심거리다. 워싱턴 NASA 본부에서 천체물리학 팀을 이끌고 있는 폴 허츠(Paul Hertz) 박사를 비롯해 총 4명의 과학자들이 발표 내용을 설명한다.

폴 허츠 박사.
폴 허츠 박사.

허츠 박사는 2012년부터 천체물리학 팀장을 맡고 있다. 그가 맡고 있는 팀은 우주가 어떻게 시작됐는지, 어떻게 운영되는지 등을 주로 탐구한다. 허츠 박사는 MIT에서 물리와 수학을 공부한 후 하버드에서 천문학 박사 학위를 받았다.

스팍스 박사.
스팍스 박사.

윌리엄 스파크스(William Sparks) 박사는 천문학자로 볼티모어 우주망원경과학연구소(STSCI:The Space Telescope Science Institute)에서 근무하고 있다. 1981년 설립된 STSCI는 NASA 지원을 받고 있다. 메릴랜드주 볼티모어에 있는 존스홉킨스대 홈우드캠퍼스에 있다.

스파크스 박사는 1986년 포스닥때부터 STSCI에서 일하고 있다. 우주망원 분야 전문가로 은하계가 방출하는 X레이에 관심이 크다.

슈미트 박사.
슈미트 박사.

조지아공대 지구와대기학과 부교수 브리트니 슈미트(Britney Schmidt) 박사도 이 분야 전문가다. 2007년부터 유로파 탐험에 참여했다. 2022년 발사 예정인 목사 탐사 위성 `유로파 클리퍼(Europa Clipper)`에도 큰 역할을 하고 있다.

특히 그는 남극 빙상의 두꺼운 얼음을 뚫고 그 아래 있는 바다를 아이스핀(Icefin)이라 부르는 로봇을 이용해 탐사한 경험을 갖고 있다. `아이스핀`은 남극 얼음을 뚫고 500m 까지 내려가 영상을 찍을 수 있다. 슈미트 교수는 이 로봇을 유로파에도 보낼 계획이다.

와이즈먼 박사.
와이즈먼 박사.

제니퍼 와이즈먼(Jennifer Wiseman) 박사는 메릴랜드 그린벨트에 있는 나사 조직 `갓더드 우주비행 센터(Goddard Space Flight Center)`에서 허블 프로젝트 수석 과학자로 일하고 있다. MIT에서 물리학으로 학사, 하버드대에서 천문학으로 박사학위를 받았다. 1987년 학부생으로 있으면서 `114P/와이즈먼-스키프(Wiseman-Skiff) 혜성을 발견하기도 했다.

◇목성 탐사는 어떻게?=목성은 태양계에서 가장 큰 행성이다. 지구보다 크기가 1300배나 큰 `거인`이다. 질량도 지구보다 300배 이상 많아 강력한 중력때문에 쉽게 다가갈 수 없는 환경이다. 나사는 목성을 탐사하기 위해 2011년 8월 6일 아틀라스V 로켓에 `쥬노(Juno)`를 실어 발사했다.

`쥬노`는 무게 4톤에 높이 3.5m, 지름 3.5m 육각형 동체를 지니고 있다. 고효율 태양전지가 장착된 태양전지판 3개도 달려 있다.

플로리다주 케이프 커내버럴 기지에서 발사된 `주노`는 4년 11개월 만인 지난 7월 4일(미국시간) 목성 궤도에 진입하는데 성공했다. 당시 8개 과학 장비와 카메라가 처음으로 스위치가 켜졌고, 목성 탐사를 시작했다.

당시 미국 텍사스주 샌안토니오에 있는 사우스웨스트연구소(SwRI)의 주노 탐사선 책임자 스콧 볼턴 박사는 “태양계 왕인 목성을 가까이서 관찰하고 그 실태를 해명하는 최초의 기회”라고 강조했다. `주노`는 궤도 진입 10일만에 처음으로 지구에 사진을 전송하기도 했다.

`주노` 임무는 목성 가스층을 조사하고 대기 조성과 자기장 등을 관측하는 것이다. 과학자들은 목성에 부는 강력한 바람 원인과 거대한 가스 행성으로 알려진 목성 전체가 가스로만 구성돼 있는지, 아니면 중심핵이 존재하는지 그 수수께끼를 해명하는 데 나선다.

또 목성에서 수천 년간 휘몰아친 거대 소용돌이 `대적점`(GRS)에 대해서도 알 수 있을 것으로 기대하고 있다. 목성에 물이 존재하는 지 파악하는 것도 주된 임무다. 주노는 주요 임무가 종료될 2018년 2월까지 35차례 목성에 접근한다. 모든 임무를 마치면 스스로 목성 대기권으로 돌입해 소멸된다.

`주노`라는 이름은 로마신화에서 유래했다. `주노` 프로젝트에 우리 돈으로 1조2700억원이 투입됐다. 지금까지 여러 대 탐사선이 목성을 탐사했지만 `주노`만큼 장시간 근거리 관측을 한 탐사선은 없다.
방은주기자 ejbang@etnews.com