지구와 가장 유사하지만 다른 ‘타이탄’

태양계서 유일하게 대기‧바다 등 있어

2014.07.10 09:27 이슬기 객원기자

토성의 위성 중 가장 큰 ‘타이탄'(Titan)은 1655년 네덜란드의 물리학자이자 천문학자인 크리스티안 하위헌스(Christiaan Huygens)가 발견하였다. 태양계 주요 행성의 명칭은 그리스 로마 신화에서 유래하는데, 타이탄 역시 그리스 신화에서 유래하였다.

이미 1943년 타이탄은 지구와 같은 질소와 메탄가스가 일부 포함된 대기를 가지고 있다는 것이 밝혀졌다. 그래서 지구형 천체에서 지구 이외에 이러한 대기를 가진 곳은 타이탄이 유일하다. 이는 곧 지구와 가장 닮은 천체로서 바람과 비, 화산활동과 같이 지구에서 일어나는 모든 현상들이 타이탄의 표면을 형성했다는 것을 의미한다.

여러 행성이 가진 위성 중 타이탄은 지구와 가장 유사한 환경을 갖고 있다. 지구와 유사한 대기를 가지고 있으며, 지구에서 일어나는 현상을 타이탄에서도 볼 수 있다. 그렇기에 타이탄에 대한 연구가 계속 되고 있는 것이다. ⓒ 위키피디아

여러 행성이 가진 위성 중 타이탄은 지구와 가장 유사한 환경을 갖고 있다. 지구와 유사한 대기를 가지고 있으며, 지구에서 일어나는 현상을 타이탄에서도 볼 수 있다. 그렇기에 타이탄에 대한 연구가 계속 되고 있는 것이다. ⓒ 위키피디아

그래서인지 다른 행성의 위성 중에서도 타이탄은 가장 많은 연구 대상이 되기도 한다. 지난 6월 말 학술지 ‘네이처 지오사이언스'(Nature Geoscience)를 통해 호프가트너(J. D. Hofgartner)미국 코넬대학교(Cornell University) 교수를 비롯한 연구팀은 타이탄에서 온난화의 증거를 발견했다는 내용을 발표했다. (원문링크)

연구팀이 발견한 섬은 타이탄에서 가장 거대한 ‘크라켄 바다'(Kraken Mare)에 이어 두 번째로 큰 ‘리지아 바다'(Ligeia Mare)의 북쪽 부근에서 발견되었다. 사진 속 발견된 물질의 정체는 아직까지 그 정체가 불분명하다.

연구팀은 이 섬이 탄화수소로 이루어진 리지아 바다에서 분해된 메탄 빙산의 일부분일 수 있다고 설명했다. 타이탄 바다의 꽁꽁 얼어붙은 메탄 덩어리가 여러 환경적 요인으로 인해 녹아 분해된 증거일 수 있다는 것이다.

타이탄은 태양과의 거리가 지구보다 10배나 멀다. 그래서 표면온도는 섭씨 영하 178도(℃)에 이를 정도로 매우 춥다. 특히 카시니 탐사선이 최초로 토성궤도에 도착했던 2004년 7월 당시, 타이탄 바다에는 어두침침한 얼음덩어리만 가득했었다.

하지만 최근들어 발견된 이 섬 형태의 빙산 조각은 타이탄의 기후가 온난화 되고 있다는 유력 증거로 해석되고 있다. 점점 증가하고 있는 햇빛의 양이 바로 그 원인으로 추측되는데, 2009년부터 촬영된 타이탄 북반구를 보면 2004년에 비해 훨씬 밝기 때문이다.

또한 바다 표면에서 상승된 습기가 지구와 유사한 규모의 열대 저기압을 발생시켰을 가능성도 배제할 수는 없다. 왜냐하면 타이탄은 태양계에서 지구 외에 유일하게 대기와 호수, 강, 바다를 가진 곳이기 때문이다. 그렇기 때문에 타이탄에서 발견된 이번 섬이 가지고 있는 의미가 그 어느때보다 크다.

타이탄의 대기는 ‘달콤하다’

타이탄의 대기는 지구와 마찬가지로 질소와 메탄가스의 일부를 포함하고 있다. 이런 타이탄의 대기를 미 항공우주국(NASA) 고더드우주비행센터(Goddard Space Flight Cente; GSFC) 연구팀은 실험실 내에서 만들어내는데 성공했다. (원문링크)

이미 알려져있든 타이탄을 감싸고 있는 주된 기체는 질소이며 약간의 메탄이 포함되어 있다. 하지만 타이탄만의 공기 성질을 결저하는 또 다른 중요한 기체의 정체가 최근까지 미스터리로 남아있었다. 연구팀은 수 많은 시행착오 끝에 ‘벤젠’이 마지막 키워드임을 밝혀냈다.

연구팀은 방향족 탄화수소인 벤젠이 포함되어 있는 타이탄의 대기가 희뿌연 외형을 가지고 있다는 사실 뿐만 아니라 이것이 독특한 냄새를 함유하고 있다는 것도 발견했다. 특유의 달콤하고 향기로우면서도 약간의 휘발류 향이 포함된 냄새가 나는 것을 확인한 것이다.

하지만 이 냄새를 실제로 타이탄에서는 맡기 힘들 것으로 보인다. 왜냐하면 타이탄에서는 표면 압력이 세서 냄새를 맡기가 매우 어렵기 때문이다. 물론 이번 시도는 타이탄의 대기를 완벽하게 똑같이 만들어냈다고 보기는 어렵다.

하지만 이번 연구가 의미있는 것은 타이탄의 대기와 매우 유사한 기체를 만들어냄으로서, 타이탄의 안개에 대한 연구를 진행하는데 있어 큰 도움이 될 수 있기 때문이다. 특히 이 대기의 성질이 원시지구의 대기와 유사하기 때문에 지구 생명 탄생의 비밀을 푸는데 도움이 될 수 있어 이번 연구가 더욱 주목받게 되었다.

타이탄 바다, 사해만큼 짜다

그렇다면 타이탄의 바다는 어떨까. 학술지 ‘이카루스'(Icarus)를 통해 주세페 미트리(Giuseppe Mitri) 프랑스 낭트 대학( The University of Nantes) 교수를 비롯한 연구팀은 타이탄의 바다가 사해만큼 짤 수 있다는 내용의 논문을 발표하였다. (관련링크)

연구팀은 미 항공우주국(NASA)의 토성 탐사 위성 카시니호의 자료를 분석하였다. 그 결과 타이탄의 중력을 고려할 때 바다는 상대적으로 고밀도라는 결론을 내렸다. 즉, 타이탄의 바다가 황과 나트륨, 칼륨으로 구성된 대량의 소금을 포함하고 있다는 것이다.

이는 지구에서 가장 짜다는 사해 정도의 수준과 맞먹는다. 지구 입장에서 본다면 매우 극단적으로 짜다는 것을 알 수 있다. 따라서 이번 연구는 타이탄에 생명체가 있을 수도 있다는 기존의 인식을 바꾸는 계기가 될 수 있다.

2004년 7월 미국과 유럽의 공동 토성탐사선인 카시니-하위헌스호가 토성 궤도에서 얼어붙은 표면에 지구 생명체의 기원으로 생각되는 다량의 탄소 함유 유기물질이 존재한다는 것을 파악한 바 있다. 이로 인해 과학자들은 타이탄에 생명체가 살 수도 있다는 예측을 하기도 했으나, 이번 연구를 통해 타이탄의 환경은 생명체가 살기에 극단적이라는 것이 밝혀졌다.

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