10년 안에 본격시 작··· 과학자들,‘ 천왕성’ 최우선 권고
태양계 제9행성에서 왜소행성으로 지위가 강등된 명왕성 표면에서 최대 7㎞ 높이의 얼음화산 지형이 최근 발견됐다. 미국항공우주국(NASA) 탐사선 ‘뉴허라이즌스’가 보낸 이미지에서 얼음화산의 활동 증거를 확인한 것. 이런 가운데 화성과 달보다 상대적으로 탐사에서 소외된 얼음행성에 대한 본격적인 탐사가 10년 안에 시작될 가능성이 커졌다. 과학자들이 태양계의 7번째 행성인 천왕성을 태양계 행성 탐사의 최우선 순위로 꼽았기 때문이다. 왜 천왕성 탐사에 꼽혔을까? 해왕성과 명왕성 탐사 가능성과 함께 알아보자.
◇‘하늘의 왕’천왕성
천왕성은 우리말로 ‘하늘의 왕’이란 뜻을 갖고 있다. 찌부러뜨린 공처럼 생겼으며, 지름은 지구의 4배에 이른다. 태양~지구 거리(1auㆍ천문단위)의 19배나 되는 외곽에서 태양을 돌고 있어 1986년 보이저 2호가 8만 km 거리에서 근접 비행한 것이 유일하다. 당시 지구 질량의 몇 배에 해당하는 수소와 헬륨만 확인됐다. 하지만 앞으로는 화성만큼 자주 소식을 듣게 될 전망이다.
미국의 과학자 단체 ‘국립 과학, 공학 및 의학원’(NAS)이 천왕성 탐사를 최우선 순위로 삼을 것을 적극 권고했기 때문이다. 이들은 ‘행성과학 10년 계획’보고서를 통해 천왕성에 첫 궤도ㆍ탐사선을 보내는 것을 1순위로 해 줄 것을 정부에 요청했다. 보고서에 따르면 2031~2032년 사이에 발사가 가능하며, 목성의 중력을 이용해 가속하면 지구를 출발한 지 13년 만에 도착할 수 있다. 천왕성에 대한 탐사 결과는 태양계 밖에서 발견되는 비슷한 크기의 외계행성에 대한 이해를 넓히는데 도움이 될 것으로 기대된다. 현재 5000개를 넘어선 외계행성 중 상당수는 지구보다 지름이 3~4배 이상 큰 천왕성이나 해왕성 크기를 지녔다. 태양계의 다른 행성과 달리 자전축이 공전 면에 97°기울어져 수평으로 거의 누워있다시피 한 천왕성은 그 자체가 미스터리다. 토성처럼 13개의 고리가 있으며 위성은 27개. 그중 일부가 얼음층 밑에 바다를 지녔을 가능성이 큰 것으로 보이는 것이 우선 탐사 대상이 된 결정적 근거가 됐다.
천왕성 탐사는 궤도선과 대기 탐사선으로 이뤄진다. 먼저 궤도선은 수년 동안 천왕성 주위를 공전하면서 자기장의 특성을 파악하고, 표면 아래에 물이 있을 가능성을 탐사하게 된다. 대기 탐사선의 주 임무는 천왕성의 강한 바람의 원인을 알아내는 것이다. 이에 들어가는 예산 비용은 42억 달러(5조 2600억 원)다.
◇해왕성 탐사 가능성은?
해왕성은 천왕성과 함께 얼음행성으로 불린다. 둘 다 작은 암석 핵 주위를 커다란 얼음 맨틀이 휘감고 있다. 수소ㆍ헬륨ㆍ메탄 등 대기 구성 물질도 비슷하며, 크기도 거의 같다. 두 행성이 푸른빛을 띠는 건 붉은빛을 흡수하고 푸른빛은 반사하는 성질을 지닌 메탄 때문이다. 행성과학 10년 보고서가 천왕성에 우선 순위를 둔 이유는 기술적 문제 때문이다.
NASA는“천왕성 탐사선은 지금의 로켓 기술로 보낼 수 있다.”고 말한다. 하지만 태양에서 45억 km 떨어진 해왕성까지 보내려면 개발 중인 NASA의 차세대 로켓(SLS)처럼 더 큰 로켓이 필요하다.
◇‘얼음왕국’명왕성
명왕성은 1930년 발견된 태양계의 왜소행성이다. 지름은 2370㎞. 태양에 가장 가까이 다가섰을 때가 44억 km, 가장 멀 때가 74억 km이다. 기온은 영하 228~238℃. 대기는 거의 질소로 이뤄져 있다. 태양 둘레를 1바퀴 도는 데 248년이 걸린다. NASA 연구팀은 2015년 명왕성 지표면에 얼음을 뿜어내는 화산이 있다는 분석을 처음 내놨다. 얼음화산은 얼음 상태의 물과 질소, 암모니아를 분출하는 화산을 말한다. 토성 최대 위성인 타이탄 등 지구 밖 행성에만 발견되는 특이 지형이다. 연구팀은 최근 뉴허라이즌스호가 명왕성의 하트 모양 지형 ‘톰보 지역’일부인 스푸트니크 평원을 촬영한 이미지를 분석한 결과 높이가 최대 7km, 너비가 최소 10㎞~최대 150km에 이르는 얼음화산을 확인했다. 참고로 뉴허라이즌스는 ‘새로운 지평선’을 개척한다는 뜻이다.
