태양계의 이상하고 신비한 현상들[하나]

우리에게 태양계는 정말 드문 곳이에요. 설명할 수 없는 이상한 현상이 일어나고 있어요. 명왕성은 뜨거운 마그마 대신 차가운 액체를 내뿜는 얼음 화산이 있는가 하면 화성에는 정말 그랜드 캐년이라고 부를 수 있는 아메리카 크기의 협곡이 있습니다. 해왕성형의 심머에는 아직 발견되지 않은 거대 행성이 있을 것으로 예상되고 있습니다. 이번 시각은 우리 태양계에서 일어나고 있는 이상한 현상을 3회에 걸쳐 조사하는 시간을 가지려고 합니다.

천왕성은 태양계에서 가장 조용하고 별로 특징이 없는 행성으로 소견되었습니다. 그래서 주목도 잘 못 받았어요. 그런데 천왕성에 거센 폭풍이 하나 일어난 것을 관측했습니다. 이 폭풍우의 습관은 시속 824km였습니다. 지난해 아기티에 상륙해 천여 명의 사망자를 발생시킨 초강력 허리케인 매튜의 최대 버릇이 시속 230km인 점을 감안하면 엄청난 폭풍입니다. 이 폭풍은 수년간 계속되었습니다.과학자들은 이렇게 강력한 폭풍이 발발하는 이유를 아직 밝히지 못했습니다. 다만 천왕성의 극단적인 자전축과 태양광에 의한 현상으로 추측하고 있습니다. 천왕성의 가장 큰 특징은 거의 누워서 자전하고 있는 것입니다. 지구의 자전축은 약 24도 기울어져 있습니다. 이 자전축의 기울기로 사계절이 발발합니다. 그런데 천왕성의 자전축은 약 98도로 거의 누워 있는 상태로 자전합니다. 게다가 다른 대부분의 행성과 달리 금성처럼 자전 방향도 반대 방향입니다.

천왕성이 이런 신기한 자전축을 갖게 된 이유도 아직 밝혀내지 못했습니다. 초기 태양계 시기에 천왕성이 다른 거대한 천체와의 충돌로 자전축이 기울었다는 가설이 현재 유력할 것이다. 역시 천왕성은 미약하지만 토성처럼 고리를 가지고 있습니다. 13개의 고리가 현재까지 발견되고 있지만 토성 고리에 비해 얇고 어둡습니다. 그리고 27개의 위성을 가지고 있습니다.

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금성은 과거에 지구와 호각을 이룬 것으로 알려져 있습니다. 그런데 현재 금성은 지표면 온도가 459도로 90기압의 대기를 가지고 있습니다. 이것은 지구에서 800미터 깊이의 해저에서 받는 압력과 동일합니다. 소련 베레나 나쁘지 않게 4호 우주선이 금성의 대기권을 하강하던 중 대단한 기압을 견디지 못하고 폭발했다. 금성 표면에 착륙한 베네라 하나 4호가 딱 하나 27분 동안만 작동할 수 있었습니다. 태양계에서 지옥을 들라고 한다면 금성이 아닐까 싶습니다.

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금성의 온도는 태양과 딱 맞는 수성보다 정예기가 오히려 높습니다. 과연, 대부분의 금성은 지구처럼 바다가 있다고 알려져 있습니다만, 태양이 점점 뜨거워지면서 바다가 증발하기 시작했습니다. 태양의 자외선에 의해 증발한 수증기는 수소로 분해됩니다. 질량이 가벼운 수소는 우주로 날아가고 금성 대기에는 이산화탄소만 남아 두꺼운 대기층을 갖게 됩니다. 이 대기층이 온실효과를 하나로 묶어 금성을 극도로 뜨거운 환경으로 만들어 버렸다는 추측입니다. 또한 화산 활동에 의해 황산운이 형성되었지만, 금성에서 오는 비는 황산비입니다.

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금성 상공 70km 부근에서는 시속 300km의 바라다이 약 51개에 한 바퀴씩 금성을 돌고 있습니다. ESA의 비그다스 익스프레스 탐사선이 6년간 금성을 관측한 결과 금성의 바라다이가 점점 빨라지는 것으로 발견됐습니다. 금성의 최대 습관은 시속 400km까지 상승했지만 습관이 빨라지는 이유도 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 역시 천왕성과 마찬가지로 반대로 자전을 하는 이유는 밝혀지지 않았습니다.

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원시 행성은 온도가 아주 뜨거워요. 행성이 점점 식어 수축하는데, 이 과정에서 지각의 전천가하나과가 됩니다. 지난 수십 년간 과학자들은 태양계에서 지각 활동을 하는 행성은 지구뿐이라고 소견했습니다. 그런데 메신저 탐사선이 최초로 수성을 관측한 뒤 이런 소견을 바꾸게 됐습니다. 메신저 탐사선은 수성 궤도를 돌면서 고해상도 사진을 전송했습니다. 그 덕분에 수성 전체의 지도가 완성되고 단층 절벽이 발견된 것입니다. 발견된 단층 절벽 중에는 비교적 작은 것도 있었는데, 이것은 이 절벽이 비교적 최근에 만들어졌음을 보여줍니다. 태양계가 형성된 지 45억 년이 지난 지금도 수성은 수축되어 있습니다.

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한 가지 재미있는 것은 수성은 금성, 화성, 목성, 토성 중에서도 우주선을 보내는 것이 가장 어려운 행성입니다. 지구에서 수성까지 최단거리는 약 8천만km입니다. 메신저 수성 탐사선이 약 6년 반 동안 이동한 거리는 80억 km에 가깝습니다. 하나의 00배나 먼 거리를 거쳐 수성에 도달한 이유는 태양의 강력한 중력 때문입니다. 자칫하면 우주선이 태양의 중력에 이끌려 태양으로 빨려 들어갈 수도 있습니다. 따라서 태양의 중력을 피해 스윙 바이를 사용하게 되는 것입니다. 중력 구조라고도 합니다만, 행성의 중력을 이용해 별로 큰 연료 소비 없이 우주선의 속도를 높이거나 moning 할 수 있고 궤도도 변경할 수 있을 것입니다. 메신저호는 지구를 1회, 금성 2회, 수성 3회 스윙바이 한 뒤 수성 궤도에 안착할 수 있었습니다.[에디터 : 정홍현]

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<참고> 하나. 한국천문조사원: 천왕성의 물리적 성질2. ESA: Increasing windspeedsonvenus3. Universe Today: Whatistheweatherlikeon Venus? 4. The Science Times: 수성궤도에 진입한 메신저호