극지방에 수조 t의 얼음층 존재
지구처럼 자기장 형성 태양풍 밀어내

독일이 제2차 세계대전 중 무기로 개발했던 V-2 로켓기술이 전쟁 후 소련과 미국이 벌인 우주 경쟁의 기반이 됐다는 것은 재미있는 일이다. 냉전시대의 산물이었든 국력 과시용이었든 지난 반세기 동안 거대한 로켓에 실려 대기권을 탈출해 태양계 곳곳을 누비던 탐사선들로 태양계에 대한 우리의 지식이 눈부시게 확장했음은 부인할 수 없다. 오늘날에는 주요 행성 주위를 돌며 정밀한 탐사를 진행하고 있는 궤도위성들의 탐사 결과를 수시로 접할 수 있으니, 태양계 탐사소식이 우리에게 일기예보만큼 친숙한 일상으로 자리 잡은 것 같다.

이처럼 활발히 진행된 태양계 탐사의 역사를 생각하면 ‘수금지화목토천해’로 외우던 행성 순서의 첫머리를 꿰차고 있는 수성을 그동안 단 두 대의 탐사선만 방문했다는 사실이 의아할 수도 있겠다. 허나 태양에 가장 근접한 궤도로 영상 430도와 영하 170도 사이를 넘나드는 척박한 조건에다 대기층이 없고 달보다 약간 더 큰 암석형 행성임을 고려하면 과학자들에게도 수성이 다른 행성에 비해 그리 매력적인 탐사의 대상으로 다가가지 않았을 법하다. 게다가 아인슈타인이 자신의 일반상대성이론을 적용해 세차운동을 설명했을 만큼 태양의 강력한 중력장 안에 놓인 이 행성으로 탐사선을 보내 궤도에 안착시키는 것도 기술적으로 쉽지 않은 일이었다. 

고재현 한림대 교수·물리학

4년이 넘는 기간 동안 수성을 공전하며 탐사임무를 진행하던 메신저호가 지난 4월 30일 수성 표면에 충돌하며 임무를 마쳤다는 뉴스가 전파를 탔다. 1970년대 중반 수성을 세 번에 걸쳐 근접 비행했던 마리나 10호 이후 가장 체계적인 탐사를 진행한 메신저호의 탐사 결과는 수성이 예상했던 것보다 훨씬 다채로운 지질학적 특징을 가지고 있음을 드러냈다.

우선 과거 레이더 탐사에서 가능성이 제기됐던 극지방 얼음층의 존재가 직접 확인됐다. 즉 태양빛이 직접 닿지 않는 극지방의 크레이터 속에 수조 t의 얼음이 발견된 것이다. 먼 미래 인류가 직접 태양계 각지로 유인탐사를 나갈 수준의 문명을 구축한다면 이 얼음층이 수성 탐사의 자원으로 활용될 수도 있을 것이다.

그리고, 수성이 만드는 자기장의 분포를 정밀하게 측정할 수 있었다. 녹아 있는 내핵이 회전하며 지자기를 만들어 내는 지구처럼, 수성도 철 성분의 액체 핵이 회전하며 자기장을 만들어 내는 것으로 보인다. 수성처럼 작은 행성에 지구의 핵보다 훨씬 큰 핵이 식지 않고 존재하는 이유가 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 수성에 풍부하게 존재하는 방사성 물질의 붕괴에 동반되는 에너지 방출과 관련이 있을 것으로 추정된다.

무엇보다 가장 흥미로운 결과는 황이나 나트륨, 염소처럼 휘발성이 매우 강한 원소들이 풍부하게 발견됐다는 것이다. 수십 억 년이라는 지질학적 나이 속에 날아가 버렸어야 할 이 원소들을 메신저호가 발견했다는 것은 수성이 혜성 및 소행성들과의 충돌로 이런 원소들을 지속적으로 보충했다는 것을 의미한다.

두 차례의 탐사로 우리가 확인한 것은 수성이 단순한 바위덩어리가 아니라 극지방에 거대한 얼음을 품고 있고 지구처럼 자기장을 형성해 태양풍을 밀어내는 등 매우 흥미로운 지질학적 특징을 가지고 있다는 것, 소행성이나 혜성과의 잦은 충돌을 이겨내면서 태양의 강력한 중력장 속을 헤쳐나가는 역동적인 존재라는 것이다.

수성 탐사를 마친 후 수성 표면에 작은 크레이터를 남긴 메신저호의 바통을 이어받은 것은 지난 9년간 태양계를 가로질러 날아가 올 7월 중순 명왕성에 접근할 뉴호라이즌호다.

최근 이 탐사선이 허블 우주망원경보다 더 높은 해상도로 촬영해 보내온 사진을 보면 명왕성 역시 단순한 얼음덩어리가 아니라 매우 강한 반사를 보이는 밝은 영역과 어두운 영역으로 구성된 다채로운 지형이 존재함을 알 수 있다. 빛의 속도로 4시간 반을 내달려 우리에게 전달될 뉴호라이즌호의 전송신호 속에는 명왕성, 그리고 그 너머 카이퍼 벨트에 관한 어떤 비밀들이 담기게 될까.

고재현 한림대 교수·물리학