태양계의 작은 신비 : 수성

태양계 안에서 작지만 놀라운 이야기를 가진 행성, 수성에 대해 이야기해 보겠습니다. 우리의 지구와는 매우 다른 특징들을 지닌 이 작은 행성은 어떤 비밀을 숨겨 놓고 있을까요?

 

 

 

 

1. 수성의 특이한 표면 구조와 기원

수성은 태양계 행성 중 지구 다음으로 큰 행성이지만 대기가 거의 없어 낮과 밤의 온도차가 매우 커요. 그래서 물이 액체 상태로 존재하기 힘든 환경이랍니다. 하지만 놀랍게도 수성에서는 물의 흔적이 발견되었어요. 이처럼 수성은 다른 행성과는 달리 독특한 표면구조를 가지고 있답니다.

 

 

수성의 표면은 어떤 모양인가요?

지구형 행성인 수성은 달과 마찬가지로 여러 개의 고리모양의 지형들이 많이 보여요. 이를 테면 칼데라호라고 불리는 크레이터 주변에 움푹 파인 지형 등이죠.

 

또한 지표면 곳곳에 화산활동으로 인해 생긴 분화구 같은 지형 역시 많답니다.  그리고  많은 운석 구덩이(크레이터) 덕분에 마치 별똥별이 떨어진 듯한 무늬인 ‘소용돌이’ 현상이 나타나기도 합니다.

 

 

왜 수성에만 유독 크고 작은 운석 구덩이가 많을까요?

앞서 말했듯이 수성은 크기에 비해 내부 물질이 적어 밀도가 높습니다. 따라서 중력이 강해 자기장이 약하고 이로 인해 우주 공간으로부터 날아오는 소행성이나 혜성 같은 천체로부터 쉽게 충돌을 당한답니다. 실제로 지금까지 약 1억 개가 넘는 운석 구덩이가 발견되었고 앞으로도 계속해서 생길 예정입니다.

 

 

그렇다면 수성의 핵은 어떻게 생겼을까요?

핵은 맨틀 아래에 위치하며 철과 니켈 성분으로 이루어져 있습니다.  특히 철이 풍부한데 이것은 이곳이 금속 함량이 높은 곳임을 의미합니다. 왜냐하면 화성과 목성 사이에 있는 소행성대나 토성의 위성 타이탄 모두 철이 풍부한데 그렇다면 혹시 외계 생명체가 살고 있지 않을까요?

 

 

 

 

2. 수성의 극한 온도와 대기의 부재

최근 NASA 연구팀은 수성 표면 아래 얼음층이 존재한다는 증거를 발견했습니다. 또한 수성 궤도 안쪽으로는 거대 가스행성이 있다는 가설과 이를 뒷받침하는 관측결과들이 계속해서 나오고 있습니다. 수성은 태양계 내에서 지구 다음으로 큰 행성이지만 표면온도는 섭씨 영하 183도로 매우 낮습니다.

 

또한 지표면 아래 깊은 곳에서는 액체 상태의 물이 존재한다는 주장과 그렇지 않다는 주장이 대립되고 있죠. 최근 연구 결과로는 이 두 가지 가설 모두 입증하기 어렵다고 합니다. 그렇다면 수성의 내부 구조는 어떻게 되어있을까요?

 

 

수성의 핵은 어떤 모습인가요?

핵은 철과 니켈 등 무거운 원소들이 풍부하게 들어있는 중심부입니다. 하지만 아직 정확한 크기는 밝혀지지 않았습니다. 다만 지름이 약 1,000km라는 점만은 확실한데요 만약 이것이 맞다면 수성의 전체 질량 중 99% 이상이 핵에 집중되어 있다고 말할 수 있습니다.

 

 

왜 수성은 다른 행성과 달리 이렇게 뜨거운가요?

지구처럼 기체층이 두꺼운 행성이라면 열이 쉽게 빠져나가지 못해 높은 온도를 유지할 수 있지만 수성은 얇은 지각 위에 암석층이 덮여있어 외부로부터 열을 빼앗기기 쉽습니다. 게다가 중력이 약해 적도 부분에서의 압력이 낮아 화산 활동이 활발하다는 점도 수성의 온도를 높이는 원인이죠.

 

 

수성에서도 생명체가 살 수 있을까요?

아직까지는 수성 탐사선의 관측 자료만으로는 수성 환경 속에서 생명체가 살기 어렵다는 결론밖에 내릴 수 없습니다. 그러나 앞으로 더욱 많은 과학 기술이 발전한다면 언젠가 수성에서도 생명체가 발견될 날이 올지도 모릅니다.

 

 

 

 

3. 수성의 자기장과 태양풍으로 인한 영향

지구의 자기장은 지구를 둘러싸고 있는 자기장으로 지구를 태양풍으로부터 보호하고 있습니다. 그런데 수성은 지구보다 훨씬 작은 행성이기 때문에 자기장이 지구보다 약합니다. 그래서 태양풍으로부터 많은 영향을 받게 됩니다.

 

 

수성의 자기장은 어떻게 형성되었나요?

수성의 자기장은 지구와는 달리 자전축과 자기장이 일치하지 않습니다. 이것은 수성의 자전이 느리기 때문입니다. 수성의 자기장은 수성 내부에서 형성되는 대류전류에 의해 생성됩니다.

 

수성 내부는 암석과 금속로 이루어져 있습니다. 수성 내부에서는 암석이 녹아내리면서 금속이 상승합니다. 이때 금속이 상승하면서 전류가 발생하고, 이 전류가 수성 주변에 자기장을 형성합니다.

 

 

수성의 자기장이 약한 이유는 무엇인가요?

수성의 자기장은 지구의 자기장보다 약합니다. 이것은 수성의 크기가 작아서 자기장을 형성하는 대류전류가 약하기 때문입니다. 또한 수성의 자전이 느리기 때문에 자기장이 약해집니다.

 

수성의 자기장이 약하다는 것은 태양풍으로부터 수성이 더 많은 영향을 받는다는 것을 의미합니다.

 

 

태양풍이 수성에 미치는 영향은 무엇인가요?

태양풍은 태양에서 발생한 입자들이 우주를 향해 나가는 것을 말합니다.  태양풍은 수성의 자기장을 통과하면서 수성의 표면에 충돌합니다. 이때 태양풍이 수성의 표면에 충돌하면서 수성의 표면이 가열되고 표면에 있는 물질이 증발합니다.

 

태양풍이 수성의 대기권과 상호작용하면서 수성의 대기권이 태양풍에 의해 제거됩니다. 이러한 영향으로 수성은 태양풍으로부터 많은 영향을 받게 됩니다.

 

 

 

 

4. 수성 탐사 미션과 첫 번째 인간 방문의 가능성

최근 화성탐사 로버 퍼시비어런스(Perseverance)가 지난 18일 착륙 후 처음으로 촬영한 사진을 공개했다. 또한 미국항공우주국(NASA)은 이번 주 초 두 장의 흑백사진을 공개했는데 각각 2월 19일과 23일에 찍힌 것이었다. NASA 제트추진연구소(JPL) 과학자들은 “퍼시비어런스가 보내온 새로운 이미지들이 우리에게 많은 정보를 제공한다”라고 말했다.

 

 

화성 표면에서의 움직임은 어떤가요?

이번에 공개된 사진 중 한 장은 ‘매리너리스 크레이터’라고 불리는 지역 근처에서 찍혔다. 이곳은 물이 흘렀던 흔적이 발견된 장소다. JPL 연구원들은 해당 지역 주변 토양 샘플들을 채취해 분석함으로써 물의 존재 여부를 조사할 계획이다. 다른 사진에서는 암석 지형인 ‘레골리스’라는 이름의 언덕 모습이 보인다.

 

레골리스는 퇴적암 지층 위에 사암이 쌓인 형태이며 여러 개의 작은 언덕들이 모여 있다. 그리고 마지막 사진 속엔 거대한 분화구처럼 보이는 게 등장하는데, 이것은 지름 약 500m 크기의 충돌분지 안에 있는 호수 바닥 부분이다.

 

 

물 이외에 생명체나 유기물질 같은 증거는 없나요?

과학자들은 아직까지는 그런 증거를 찾지 못했다고 말한다. 하지만 앞으로 몇 달 동안 진행될 일련의 실험 과정에서 뭔가 흥미로운 단서가 나올지도 모른다. 예를 들어 미생물학자들은 박테리아 포자가 있는지 알아보기 위해 흙 표본을 검사할 예정이다.

 

만약 그렇다면 그것은 외계 생명체와의 첫 만남이 될 것이다. 한편 지질학자들은 바위 시료를 수집해 성분을 분석하게 된다. 이를 통해 한때 그곳에 살았던 생물종의 화석인지 아닌지 판단할 수 있게 된다.

 

 

 

 

5. 수성의 미래와 태양계 연구에 미치는 의의

수성은 지구처럼 대기가 없고 표면 온도가 낮으며 중력이 작기 때문에 생명체가 살 수 없다고 여겨져 왔습니다. 하지만 최근 들어 여러 과학자들이 수성 탐사 계획을 세우고 있으며 이 중 일부는 실제로 진행되고 있습니다.

 

 

수성의 위성은 몇 개인가요?

현재까지 알려진 바에 따르면 수성에는 달이 2개 존재합니다. 첫 번째 달은 미마스(Mimas)라고 불리는 작은 천체이며 두 번째 달은 포보스(Phobos)라고 불리는 큰 천체입니다. 둘 다 소행성 베스타(Vesta)로부터 온 암석 조각인 것으로 추정됩니다. 각각의 크기는 약 1km이고 질량은 100kg 미만입니다.

 

 

왜 하필이면 수성이었나요?

달 이외의 행성으로는 최초로 시도되는 우주 탐사이기 때문에 많은 사람들이 관심을 가지고 있습니다. 또한 다른 행성과는 달리 수성은 매우 어둡기 때문에 가시광선 망원경만으로 관측하기 어려운 점이 있었습니다. 그래서 NASA는 적외선 망원경을 이용해서 관찰하려고 합니다.

 

 

태양계 내에서도 수성만이 가지는 특별한 점이 있나요?

지구형 행성인 수성은 화성과 목성 사이에 위치하며 공전 주기는 88일밖에 되지 않습니다. 따라서 우리는 수성 궤도 안쪽에서만 활동해야 하며 바깥쪽으로의 여행은 불가능합니다. 그리고 수성은 자전축이 90도로 기울어져 있어서 밤낮의 일교차가 매우 큽니다. 이러한 특성 덕분에 수성 내부 구조나 자기장 등 다양한 정보를 얻을 수 있게 되었습니다.

 

 

 

수성은 태양계의 작은 보석처럼 빛나는 곳입니다. 그 독특한 특징들과 미지의 영역은 과학자들과 우주 탐험가들에게 계속해서 도전과 탐구의 대상으로 남아있을 것이고 이 작은 행성은 태양계의 미지를 밝혀내는 데에 더 많은 통찰력과 발견을 안겨줄 것입니다.