토성: 그 거대하고 아름다운 링

토성 하면 떠오르는 건 고리죠? 토성의 고리는 어떻게 만들어졌고 어떤 물질로 이루어졌을까요? 그 거대하고 아름다운 링을 감싼 세계로 우리를 매료시키는 행성입니다. 토성의 특징과 놀라운 현상들에 대해 알아보겠습니다.

 

 

 

 

 

 

토성 링의 비밀과 구성

 

• 토성의 고리는 왜 생겼을까요?
  
  토성의 고리는 목성과 마찬가지로 기체덩어리인 원시행성들이 충돌하면서 만들어진 것입니다. 하지만 목성이 생성될 때와는 달리 지구형 행성인 토성의 경우엔 밀도가 큰 암석질 핵 위에 얼음층이 형성되어 있습니다.
  
  중력수축과정에서 발생되는 열에너지가 방출되지 못하고 내부온도가 상승하게 됩니다. 이러한 과정 속에서 중심부에서는 수소핵융합반응이 일어나면서 엄청난 에너지가 발생됩니다.
  
  이때 생긴 에너지는 바깥으로 나가지 못하고 안에서 맴돌다가 결국 밖으로 터져 나오게 되는데 이것이 바로 토성의 고리라고 합니다.

 

 

• 토성의 고리는 얼마나 클까요?
  
  토성의 고리는 여러 개의 작은 고리들을 합친 것이기 때문에 정확한 크기를 알 수 없습니다.
  
  다만 확실한 건 현재 관측가능한 범위 내에선 제일 크다는 점이죠. 지름이 무려 5만 km나 된다고 하니 상상이 가시나요?
  
  이렇게 거대한 구조물이다 보니 토성의 고리 사이사이 틈으로는 수많은 위성들이 존재한다고 해요. 심지어 최근 연구결과로는 토성의 고리 사이에 1만 개 이상의 위성이 있다는 결과도 나왔다고 하네요.

 

 

• 토성의 고리는 어디 어디에 있을까요?
  
  토성의 고리는 크게 A, B, C, D 4개의 부분으로 나뉩니다.
  
  각각의 이름은 A고리, B고리, C고리, D고리입니다. 각 지역마다 특징이 조금씩 다른데요 먼저 A고리는 매우 얇고 납작하며 주로 암모니아 구름으로 이루어져 있다고 합니다.
  
  그리고 B고리는 크고 두꺼우며 대부분 물 분자로 이루어져 있다고 하는데요, 그래서 그런지 사진으로만 봐도 푸른빛을 띠고 있네요. 마지막으로 C고리는 다른 곳과는 다르게 어둡고 두꺼운 입자들로 이루어져 있는데요
  
  아직 정확히 밝혀진 바는 없지만 철성분이 풍부한 운석구덩이 일수도 있고, 아니면 주변지역으로부터 날아온 혜성조각이거나 소행성이 충돌해서 생긴 구덩이일수도 있다고 합니다.

 

 

• 토성의 고리는 어떤 성분으로 이루어져 있나요?
  
  토성의 고리는 주로 암석과 얼음으로 이루어져 있다고 알려져 있지만 일부 과학자들은 수소분자구름 속 헬륨 원자핵이 중력붕괴하면서 생성되었다고 주장하기도 합니다.
  
  이러한 가설들을 뒷받침하듯 보이저 1호가 촬영한 영상에서도 토성의 내부 구조가 드러나면서 더욱더 신비로운 모습을 보여주고 있죠.

 

 

 

 

토성의 대기와 기후조건

 

• 토성의 대기조성은 어떤가요?
  
  토성의 표면 온도는 약 -180°C이고 기압은 0.0005 기압(0.0075파스칼)밖에 되지 않습니다.
  
  그러나 타이탄이라는 이름의 거대한 위성 내부의 기온은 약 400°C나 됩니다. 이것은 물질의 상전이 현상인 액체 상태의 메탄이 존재하기 때문입니다.
  
  따라서 우주 공간으로부터 유입되는 차가운 공기로부터 보호되기 위해 두꺼운 대기층이 생성되었습니다. 이렇게 만들어진 두터운 대기층은 주로 수소 분자와 헬륨 원자로 구성되어 있습니다.
  
  하지만 소량의 암모니아 가스와 이산화탄소도 발견됩니다.

 

 

• 토성의 구름은 어떤 형태인가요?
  
  토성의 구름은 주로 수소분자와 헬륨분자로 이루어져 있습니다. 그리고 크기가 큰 분자구름일수록 밀도가 낮고 작은 분자구름일수록 밀도가 높습니다.
  
  따라서 대부분의 입자크기가 작을수록 높은 밀도로 인해 아래로 가라앉아 두꺼운 층을 형성하게 됩니다. 반면에 크거나 무거운 입자는 중력에 의해 위로 떠오르게 되어 얇은 층을 형성하게 되죠.
  
  이렇게 만들어진 두터운 층들을 '권운'이라고 부릅니다.  토성의 구름은 매우 다양하다. 때로는 번개구름처럼 보이기도 하고 다른 때는 비 내리는 하늘처럼 보입니다.
  
  한 가지 분명한 점은 대부분의 구름이 어둡고 흐리며 어두운 색깔로 보인다는 것입니다. 실제로 많은 양의 얼음 입자들이 빛을 흡수하거나 반사시키기 때문에 밝은 색깔의 구름은 거의 없습니다.
  
  반면에 작은 물방울 형태의 얼음 입자는 햇빛을 반사시켜 밝게 보일 수 있습니다.

 

 

 

 

토성의 주요 위성 타이탄과 엔셀라두스들과 다양성

 

• 타이탄은 어떤 위성인가요?
  
  타이탄은 지름이 약 5150km인 거대 위성이에요. 표면온도는 영하 180도로 추정되며 대기압은 0.01 기압밖에 되지 않아 액체 상태의 물이 존재하기 힘든 환경이랍니다.
  
  하지만 놀랍게도 타이탄에는 생명체가 살고 있다고 추측되고 있어요. 왜냐하면 타이탄 지표면 아래에는 메탄층이 두껍게 깔려있기 때문이죠.
  
  게다가 타이탄 내부 깊숙한 곳에는 암모니아 층이 있고 질소 분자 역시 발견되었기 때문에 과학자들은 타이탄에 생명체가 살았을 거라고 확신하고 있어요. 다만 아직까지는 직접 탐사해서 증거를 찾지 못했기 때문에 확실하게 말할 수는 없지만 말이죠.

 

 

• 엔셀라두스는 어떤 위성인가요?
  
  엔셀라두스는 타이탄보다는 작지만 마찬가지로 엄청난 크기를 자랑하는 위성이에요. 타이탄과는 다르게 온도가 영상 100도 이상이고 압력도 1 기압이상이기 때문에 생물이 살기 좋은 환경이라는 평가를 받고 있어요.
  
  또한 물의 흔적도 발견되었는데 이것은 아마도 바다였을 거라고 추측된답니다. 지금까지도 계속해서 새로운 정보가 나오고 있지만 현재로서는 많은 부분이 수수께끼로 남아있답니다.

 

 

 

 

토성 고리 탐사선 위성 카시니호

 

카시니호는 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA)이 공동으로 개발한 최초의 토성 탐사선입니다. 1997년 10월 15일 발사되어 2004년 7월 1일 토성 궤도에 진입했고 2005년 1월 1일 토성의 고리 사이를 통과했습니다.

 

이후 2년간 타이탄 대기층 연구 등 다양한 임무를 수행하다 2010년 6월 15일 통신이 두절되었습니다. 이 과정에서 지구와의 교신이 끊겨 많은 사람들이 걱정했는데요.

 

2011년 12월 8일 ESA 과학자들이 신호를 포착하는 데 성공하였고, 2014년 9월 5일 마지막 신호를 끝으로 영원히 잠들었습니다.

 

 

• 토성탐사선인 카시니호는 왜 이름이 카시니호인가요?
  
  카시니호는 이탈리아 천문학자 조반니 도메니코 카시니의 이름을 따서 지어졌습니다.
  
  16세기에 활동한 유명한 천문학자인 카시니는 망원경 제작 기술 발전에 크게 기여했으며 특히 갈릴레오 갈릴레이가 목성의 4대 위성을 발견하도록 도와준 인물이기도 합니다.
  
  또한 자신이 직접 만든 망원경으로 토성의 위성인 '미마스'를 발견하기도 했습니다. 이러한 업적을 기리기 위해 NASA에서는 카시니호라는 이름을 붙였습니다.

 

 

• 카시니호는 어떤 일을 했나요?
  
  카시니호는 약 13년 동안 무려 70억 km를 비행하며 태양계 최대 행성인 토성과 여러 위성들을 탐사했습니다.
  
  처음엔 시속 11만 km 속도로 날아가다가 나중에는 초속 500m 수준으로 떨어지며 서서히 토성 주위를 돌았습니다. 그리고 마침내 2003년 말쯤 미항공우주국 제트추진연구소 관제센터로부터 토성궤도 진입 명령을 받았습니다.
  
  이때부터는 초당 0.6km씩 천천히 토성 주변을 돌며 각종 관측 자료를 보내왔습니다.

 

 

 

 

토성은 그 링의 아름다움으로 유명하지만 이 블로그를 통해 우리는 그 안에 숨겨진 다양한 비밀과 놀라운 현상들을 알아보았습니다. 토성은 아직 탐험의 여지가 많은 행성 중 하나이며 미래에 더 많은 연구와 탐사로 그 신비를 해결하고자 하는 과학자들의 열정을 볼 때 무한한 가능성을 가진 세계임을 알 수 있습니다.