토성이 가진 많은 위성들 (ft. 우주 사진)

토성 탐사성 카시니는 토성을 관측하면서 지금까지 여러 정보들을 보내왔었다. 현재 카시니는 동력이 다해서 떨어지기 직전인데 그 전에 그동안 탐사하지 못했던 토성의 고리 안쪽 부근을 탐사중에 있었다고 한다. 참고로, 카시니란 이 탐사성의 이름은 이탈리아 천문학자의 이름을 따서 지었다. 토성 근처에서 4개의 위성을 발견했고, 토성의 고리에서 카시니간극을 발견하였다고 한다. 발견 한번 잘하면 정말 길이 길이 이름이 남겨지는건 좋은 것 같다.

이 부분은 매우 위험해서 그동안 나사 관계자들이 탐사에 엄두를 못 내고 있던 지역이다. 그들은 이왕 떨어지게 될 거 위험하지만 시도라도 해보자는 마음에서 이 미션을 진행중에 있다고 한다. 카시니는 지난번에 보낸 사진 이후로 계속해서 고리 안쪽부근을 탐사하며 토성의 위성 사진들을 전송하고 있는데 아래가 그 사진들이라고 한다.

얼마 전에 나사가 중대발표를 하면서 주목을 받은 엔셀라두스다. 재밌는 것은 엔셀라두스 지표 아래에는 물은 물론, '혐기성' 생명체들에게 필요한 수소와 이산화탄소가 생각보다 많이 들어있다는 것이다. 우리에겐 이게 무슨 의미를 가져다 주는지 아리송하지만, 혐기성 세균이 에너지를 얻는 화학반응식을 살펴보면 이해할 수 있을 것이다.

CO2 + 4H2  -> CH4 + 2H2O 

지구에 존재하는 혐기성 세균 중 메타노진(메탄생성균)이라는 세균은 위의 화학반응식을 통해 에너지를 얻어간다. 이 반응식을 보면 엔셀라두스의 열수화산에서 채집한 물질의 성분과 정확하게 일치한다. 그래서 천문학자들이 엔셀라두스에는 혐기성 세균이 즐비할 거라고 추측하고 있다.

토성의 위성 중 하나인 미마스이다. 이 위성은 오른쪽에는 자신의 크기의 1/3가량 되는 매우 큰 크레이터가 형성 되있는데 이 엄청난 운석충돌의 여파로 이 운석구덩이의 정 반대편에는 매우 커다란 산이 생겨버렸다. 운석충돌이라면 정말 어떻게 보면 토성이 맞을 운석들을 다 맞아 준 위성 역활 제대로 한 천체가 아닐까 생각한다.

또한 미마스는 직경 400km가 채 안되며 이정도 크기는 밀도에따라 다르겠지만 보통 천체가 구형으로 존재할 가장 최소의 크기이다. 400km라면 서울 부산 거리보다 조금 더 큰 행성이 우주 위에 떠 있다는 말이라는 것일까? 사실상 이 위성보다 작은 크기를 가진 위성은 구체모양이 아니라고 보면 된다고 한다.

토성의 또다른 위성 디오네의 사진이다. 디오네는 직경 약 1100km의 작은 위성이다. 특징이라고 한다면 저기 밝은 크레이터 하나이다. 저 크레이터와 디오네의 반대편에 보이는 커다란 줄무늬형태의 지형이다. 사진에 모양이 그 반대편에 존재하는 줄무늬인데, 천문학자들도 왜 이런 지형이 생겼는지 모르고 있다고 한다. 그냥 소행성이 비스듬하게 박혀서 저런 무늬가 생긴게 아닌가 추측하는 정도라고 한다. 비스듬하게 박혀도 저 정도 크기의 크레이터라면 정말 쌔게 긁힌게 아닐까 싶다.

그리고 다른 위성에 비해 매우 밝은 것도 또다른 특징인데 이는 엔셀라두스와 디오네의 독특한 관계에서 힌트를 얻을 수 있다. 디오네는 엔셀라두스와 1:2 궤도공명을 이루는 신기한 위성인데, 쉽게 말해 디오네가 토성을 한 번 공전할 때 엔셀라두스는 두 번 공전한다 말이 되겠다. 그래서 엔셀라두스의 얼음화산에서 튀어나간 수증기 입자가 얼어붙어서 디오네 표면으로 떨어졌고, 그게 디오네를 밝게 만들었다는 소리이다.

토성의 위성 중 하나인 다프니스(Daphnis)인데, 직경이 고작 8km 부근의 매우 작은 돌덩이다. 이런 것도 위성이라고 부를 수 있나? 정도로 정말로 작다. 별 다를게 없어 보이는 작은 위성이지만 이 위성은 정말 신기한 물리학적 현상을 자아낸다. 뒤에 물결치는 모습이 합성이나 왜곡이 아닌 있는 그대로의 모습이란 말이다.

저 물결무늬는 다프니스가 고리와 고리 사이 틈바구니를 지나치면서 만들어낸 중력적 물결효과이다. 또한 저 다프니스가 주변에 다른 위성 보다는 훨씬 커서 자신이 도는 자리에 위치해 있었던 얼음이나 돌덩어리를 주변으로 싸그리 밀어내버렸다고 한다. 그래서 저렇게 틈을 만들어놨는데, 이 틈을 킬러갭(Keeler's Gap)이라 부른다. 고독한 늑대 한마리를 보는 것 같은 착각이 든다.

이 간극은 토성의 바깥쪽 고리인 A고리에 위치한 엔케 틈인데, 가운데 보이는 쪼그만 곡선이 판의 궤도라고 보면 된다. 다프니스가 주변 물질들을 바깥으로 밀어냈다면, 판과 아틀라스는 반대로 주변에 있었던 암석이랑 얼음을 다 집어삼켰다고 볼 수 있다. 근데 이 위성들이 흡수될 때 멋대로 그냥 달라붙는게 아니다. 블랙홀의 강착원반이나 토성의 고리가 생성되는것과 비슷하게, 이녀석들 주변에 있던 물질도 적도부근부터 차곡차곡 쌓였다는 거다.

그 결과로 저런 모습이 형성되었다고 본다는 것인데 정말 신기한 점이 많은 행성, 토성이다. 위성수도 엄청나게 많은 이 천체는 생긴것도 재밌는데 놀랄점이 참 많다.