The Science Times

6. 토성의 위성 미마스는 얼음 껍질 아래에 바다를 가지고 있다?

토성의 수많은 위성 중 하나로 1789년 천문학자 윌리엄 허셜이 발견한 미마스(Mimas)는 자체 중력으로 ‘구형’을 유지하고 있는 천체들 중 가장 작은 천체로 알려져 있다. 미마스에서 가장 크게 두드러지는 외형 특징으로 크기가 130km에 달하는 크레이터(허셜 충돌구라 부름)를 들 수 있다.

미마스는 또 다른 얼음 위성으로 예측되고 있는 엔셀라두스(Enceladus) 보다 토성을 더 가깝게 돌고 있다. © NASA/JPL

이는 다른 천체와의 충돌로 인해서 생긴 것으로 위성의 반지름이 200km 됨을 고려하면 충돌구의 크기가 얼마나 큰지 가늠할 수 있다. 미마스는 1979년 파이어니어 11호에 의해서 처음 근접 관측되었으며 10여 년 전에 목성과 토성 그리고 이들의 위성에 관해서 연구한 카시니-하위헌스호 역시 근접 촬영을 진행하였다.

토성의 위성 미마스 © NASA/JPL

미마스의 밀도는 대략 1.15g/cm3로 이를 통해서 위성의 내부는 대부분 물과 얼음으로 채워져 있음을 예측할 수 있는데, 2017년 카시니호 역시 임무 종료 전 이 위성에서의 진동을 잡아낸 바 있다. 최근 미국 사우스웨스트연구소의 알리사 로든 박사가 이끄는 천문학 팀은 위 진동을 근거로 새로운 발견을 수행해냈다. 이러한 진동은 내부에 바다를 유지할 수 있는 지질학적인 특징에서 유래할 수 있기 때문이다.

연구팀은 컴퓨터 모델링을 통해서 이러한 진동을 재현해낸 결과 약 22~32km사이의 얼음 껍질 아래에 바다를 유지할 수 있음을 발견해냈다. 토성과 미마스 사이에 상호 중력작용에 의해서 미마스의 내부 온도 상승에 따른 지하 바다의 존재가 가능하다는 의견이다. 이번 연구 결과는 태양계 혹은 외계 태양계에 존재할 수 있는 생명체의 정의를 넓혀줄 수 있을 것으로 기대되며 앞으로의 후속 연구가 더 기대된다.

7. 화성의 삼각주에서 생명체의 흔적 발견

2011년 2월 화성의 예제로 충돌분지에 착륙한 후 화성을 누비고 있는 미항공우주국의 새로운 화성 로버 퍼서비어런스(Perseverance: Mars 2020)는 연이은 놀라운 발견을 세상에 공개하고 있다. 올해 봄부터는 화성의 북서쪽 고대 삼각주로 이동하여 탐사 활동을 벌이고 있는 퍼서비어런스가 35억 년 전 강물이 흘러 쌓인 퇴적암에서 유기물의 흔적을 발견했다.

Perseverance 화성 로버 © NASA/JPL

길이 2미터의 로봇팔을 이용하여 표본을 채취하였고 유기물 화학 분석 장비를 이용하여 암석의 성분을 분석한 결과 위 암석에 황산염 광물과 함께 유기 분자층이 포함되어 있음을 확인했다. 위 연구를 담당한 수난다 샤르마 박사는 호수가 증발하면서 함께 퇴적된 물질로 보인다고 설명하며 이전 2013년 암석 가루와 화성암에서 발견된 유기물의 흔적과는 다른 의미의 발견임을 강조했다. 지구에서 황산염 퇴적물에 종종 생명의 흔적이 포함되어 있음을 상기해보면 이 역시 생명의 흔적이 포함되어 있을 수 있음을 암시해주는 결과이기 때문이다.

또한 유기물질은 매우 많았으며 퍼서비어런스가 삼각주에 접근하면서 유기 분자의 신호가 매우 강해짐과 동시에 거의 모든 방향과 지점에서 유기물의 신호를 감지할 수 있었다고 밝혔다.

암석을 채취하고 있는 Perseverance © NASA/JPL

미항공우주국(NASA)은 유럽우주국(ESA)과 함께 2028년 화성에 탐사선을 보낼 예정이다. 2033년 계획된 화성 암석 표본 회수 작전 때문이다. 암석의 표본들이 지구로 복귀하게 되면 달의 토양을 이용한 수많은 실험처럼 화성의 생명체에 관한 수많은 수수께끼가 풀릴 것이다.

8. 우리나라의 성과 – 누리호 그리고 다누리

2022년 6월 21일 대한민국 땅에서 우주로 가는 길이 열렸다. 한국 시각 오후 4시 전남 고흥 나로우주센터에서 발사된 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)는 성능검증 위성을 목표 궤도에 안착시키며 남극 세종기지와 교신에 성공했다. 이를 통해서 우리나라도 독자적인 우주 수송 능력을 확보하게 되었고, 자주적인 우주 개발역량을 갖추게 되었다. 순수 국내 기술로 설계·개발된 최초의 우주 발사체 누리호라는 점에서 큰 의미를 지니고 있으며, 외신들도 앞다퉈서 한국의 독자 로켓 개발 성공을 보도했다.

이는 우주 산업, 과학, 군사 등 여러 가지 관점에서 큰 의미가 있으며 비롯해 항공우주 산업의 후발주자이지만 발사대나 발사체를 다른 나라에서 빌릴 필요 없이 우리나라가 원할 때마다 우주를 여행할 수 있는 무대를 마련했다는 점에서 큰 의의를 갖는 성과이다.

누리호의 발사 장면 © 항공우주연구원

최초의 국산 우주 발사체 누리호 발사를 성공적으로 수행한 덕에 명실상부 우주 강국의 대열에 진입한 우리나라는 누리호의 성공이 두 달도 채 지나지 않은 8월 초 우리나라 최초의 달 탐사선 다누리(“Danuri”, KPLO: Korea Pathfinder Lunar Orbiter)까지 달 전이궤도에 성공적으로 진입시키며 명실상부 달 탐사국에도 이름을 올리게 되었다.

달 탐사선 다누리 © 항공우주연구원

12월 17일 항공우주연구원은 다누리의 1차 임무궤도 진입기동이 계획대로 정상적으로 수행되었음을 발표했다. 1차 진입기동은 달을 지나치지 않도록 하는 가장 중요한 기동이었으며, 이후 4차례의 진입기동을 계획대로 진행할 예정이다. 달 임무궤도 안착 최종 성공 여부는 12월 29일 확인될 예정이다. 다누리가 임무 궤도에도 성공적으로 안착하면 주어진 임무 궤도를 하루 12회 공전하며 달 관측 업무를 수행하며 지구로 자료를 보낼 예정이다.

달 탐사선 다누리 © 항공우주연구원

9. 중국의 무서운 성장 – 우주정거장 건설 완료

천문학은 선진국의 전유물이라고 할 수 있을 정도로 국가의 경쟁력이 어느 정도 도달한 상태에서만 오랫동안 그리고 폭넓은 투자가 가능하다. 따라서 천문학 분야에서 선두를 유지하고 있는 미국, 유럽, 그리고 일본 등은 대부분 경제적으로도 매우 성장한 선진국들인 경우가 대부분이다. 최근 천문학계에서는 중국의 성장세가 매우 무섭다. 사실 중국은 인도나 다수 중동 국가와 같이 삶의 질이나 민주주의 등의 다른 지표에서 선진국으로의 분류가 부족할 뿐 이미 고도의 산업 및 경제 발전을 이룬 국가로 경제 지표로만 보면 사실상 초 선진국에 속하는 나라이다.

중국의 천문, 우주산업 투자는 하루 이틀 일이 아니다. 이미 1990년대 초반부터 시작된 선저우 우주개발이 시작되었으며 1993년에는 중국의 국가 우주 기구인 중국 국가항천국(CNSA)이 설립되었다. 2011년에 미국 국회가 중국과 미국 간의 우주개발 협력을 금지하며 중국의 국제우주정거장(ISS)을 금지하자, 중국은 독자 유인 우주정거장을 만들겠다는 계획하에 톈궁(天宮) 1호를 발사했으며 이에 따라서 톈궁 프로젝트가 시작되었다. 2016년에는 톈궁 2호가 발사되었다. 이들은 시험용으로 발사되었으며 2018년 그리고 2019년 각각 대기권으로 낙하하며 폐기되었다.

중국의 첫 우주정거장 톈궁 © CMSA

2021년부터는 이들에 대한 경험을 기반으로 중국 우주정거장의 메인 모듈인 톈허가 성공적으로 발사되며 본격적인 우주정거장의 개발이 시작되었다. 이어서 톈저우 2, 3, 4호, 그리고 선저우 12, 13, 14호 등이 성공적으로 발사되며 톈허와의 도킹에 성공했다. 올해는 실험 모듈인 원톈(問天)이 발사되었으며 멍톈 (夢天) 역시 성공적으로 발사되었다. 이후 톈저우 5호와 선저우 15호마저 성공적으로 발사시키며 성공적인 도킹을 수행시키며 톈궁 우주정거장의 성공적인 건설을 마무리 지었다. 최종 모습은 국제우주정거장에 비교하여 약 1/3 정도 크기와 1/4 정도의 무게를 자랑한다.

가깝지만 먼 나라인 중국은 이제 독자적인 우주정거장을 확보함에 따라서 우주 분야에서도 명실상부 선진국의 지위를 얻게 되며 무섭게 성장하고 있다. 이는 또 다른 이웃 일본도 해내지 못한 성과이며 과거보다 훨씬 더 자유로운 실험과 연구가 가능해진다.

10. 전쟁과 천문학

과학은 전쟁과 어떤 관계가 있을까? 언뜻 보면 전혀 상관이 없어 보이는 두 가지 큰 주제는 아쉽게도 매우 큰 상관관계를 가지고 있다. 인류는 두 차례의 세계대전에서 경험했듯이 전쟁의 승패는 과학 기술의 발전과도 관계가 있음을 알고 있다. 또한, 전쟁 중에 과학이 크게 발전하기도 한다. 과학은 정치적 상황과 국제 정세에 크게 영향을 받기 때문이다.

이와는 반대로 전쟁으로 인해서 과학 기술의 퇴보도 가능하다. 이처럼 국가 간의 전쟁은 민간을 파괴하며 점점 사회로 깊숙이 침투하고 있으며, 역시 결국 과학에까지 영향을 미치고 있다.

천문학도 예외는 아니다. 유럽은 러시아의 우주 산업 경험 등을 토대로 여러 프로젝트에서 러시아와의 협력을 진행해왔다. 하지만, 이번 러시아의 우크라이나 침공은 국제적인 명분도 부족할 뿐 아니라 주변국가들로 하여 에너지 위기 등 큰 어려움을 불러일으키고 있기에 유럽의 여러 국가로부터 큰 분노를 사고 있다. 유럽 대부분의 연구소에서는 러시아의 우크라이나 침공을 비판하는 것과는 별개로 “과학 연구소는 항상 중립을 취해야 하며 러시아인이라고 해서 기회에 차별받으면 안 된다”는 의견을 내놓고 있지만, 대부분의 러시아-유럽 협력 프로젝트는 취소되었고 균열은 쉽게 회복될 조짐을 보이지 않고 있다.

엑소 마스 2 상상도 © ESA/ATG medialab

특히, 화성에서 과거 생명체의 흔적을 찾기 위한 엑소 마스2(ExoMars 2: 러시아 우주국 ROSCOSMOS과 협력 프로그램)의 러시아 참여는 취소되었으며 달 탐사 프로젝트에서도 러시아의 이름은 삭제된 지 오래다. 국제 우주 정거장(ISS)은 미항공 우주국(NASA), 러시아 우주국, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA), 유럽 우주국 및 캐나다 우주국 (CSA) 등 총 5개 국가 우주 기관이 참여하고 있는데 위 전쟁은 위 협력에도 큰 균열을 생성하고 있다.

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