혜성의 정체와 탐사목적에 대한 궁금증

혜성에 우주선이 착륙했다 ! 혜성이 뭐야 ?

 

요즘 유럽우주국이 10년 전에 발사했던 로제타 우주선의 혜성 탐사 보도가 대중의 관심을 끌고 있다. 거대한 행성도 아닌 여의도 면적만한 조그만 혜성에 대한 탐사라 하니 그 이유가 궁금할 수 밖에 없다.

또한 혜성은 밝게 빛나며 긴 꼬리를 갖는 것으로 유명하다. 그렇다면 혜성은 왜 다른 것들과 달리 이렇게 긴 꼬리를 갖게 되었을까 ? 왜 밝게 빛날까 ?

또한 미래를 다루는 공상과학(SF, Scientific Fiction) 영화는 소행성의 지구 충돌 소재를 많이 다룬다. 소행성이 지구에 충돌해 지구 문명을 멸망 시킬 수 있어 우주선을 보내 이를 미리 폭파 시킨다는 내용이다.

그렇다면 혜성과 소행성은 무엇이 다른 것일까 ? 혜성도 위험한 것일까 ? 

밝게 빛나며 긴 꼬리를 갖는 혜성의 모습, Image source hereinafter: ESA(European Space Agency)

얼어붙은 혜성은 태양에 가까워질수록 녹아 밝게 빛나며 꼬리를 만든다.

 

혜성은 태양계에 진입 하기 전에 태양과 아주 먼 거리에 위치해 있다. 태양 빛을 받지 못하니 온도가 매우 낮아 꽁꽁 얼어 붙은 상태가 된다.

그런데 혜성이 자신의 궤도에 따라 태양에 점점 가깝게 다가오면 표면 온도가 올라가 얼었던 것이 녹는다. 이때 자연스럽게 먼지 등이 날려 긴 꼬리가 만들어지고 밝게 빛나게 된다.

아래 사진은 혜성이 태양빛을 받아 녹으면서 먼지 등이 분출되는 모습이다. 이처럼 가스가 분출되는 것을 코마(Coma)라고 한다.

아래 사진은 태양에 더 가까워진 혜성의 모습이다. 가스 분출이 활성화 되어 밝게 빛난다. 이러한 혜성 구성 성분들이 함께 모여져 밤하늘에서 밝게 빛나는 것이다.

그렇다면 혜성에서 분출되는 가스는 어떤 성분일까 ? WIlliam Huggins라는 과학자가 혜성의 꼬리를 스펙트럼 분석 기법(Spectroscopic)으로  기법으로 조사해 보니 꼬리에 유독성 가스인 청산가리(Cyanide)를 갖고 있는 것으로 밝혀졌다.

그러나 혜성의 가스가 넓은 영역에 퍼져 있어 밀도가 낮다고 한다. 따라서 혜성이 지구에 근접해 지나가더라도 꼬리 부분의 가스가 지구 대기권에 끼칠 영향이 그리 크지 않다고 한다.

혜성은 한번 가면 영원히 돌아오지 않는 것도 있다.

 

지구나 혜성 등의 우주 물질은 항성의 영향을 받아 궤도를 돈다. 지구가 태양을 중심으로 궤도를 따라 도는 것처럼 혜성도 그러한 움직임을 갖는 것이다.

그런데 혜성의 경우 우주에서 일정한 궤도를 따라 도는 것도 있는 반면 태양에 충돌해 소멸하는 것도, 한번 떠나면 다시 돌아오지 않는 것도 있다.

아래 사진은 태양에 접근하는 일정한 타원형 궤도를 갖는 혜성의 모습이다. 태양에 접근 하면서 밝게 빛나며 꼬리를 만드는 모습이 잘 나타나 있다.

아래 사진에서는 혜성이 태양의 7시 방향에 있다. 이때도 태양에 근접해 있어 꼬리를 갖고 있다. 이 혜성은 미래에 다시 태양에 접근할 것이다.

아래 사진은 태양에 충돌하는 혜성의 모습이다. 궤도가 태양에 너무 근접해 태양에 이끌려 결국 소멸되고 만다. 태양에 비해 혜성의 크기가 매우 작으니 큰 영향은 없을 수 있다. 

 

아래 사진은 매우 큰 타원형 궤도를 도는 혜성의 모습이다. 따라서 이 혜성은 태양계에 다시 돌아오지 않을 가능성이 높다. 너무 큰 궤도를 돌다 보니 그 시간도 길뿐 아니라 다른 커다란 항성에 이끌려 중간에 궤도가 바뀔지도 모를 일이다.

혜성은 지구 생성 초창기에 지구에 충돌 해 생명체 탄생의 물질을 제공했을 가능성이 있다.

 

위에서 혜성이 태양에 추락해 소멸되는 경우가 있었다. 지구가 생성되던 초창기에 지구에 대기층이 없어 많은 혜성이 지구에 부딪쳐 여러 물질을 전해 주었을 것으로 추정된다.

이 과정에서 지구상의 생명체 탄생의 기원이 되는 물질들이 합성되어 현재의 지구 모습이 되어 있을 가능성이 높다. 따라서 로제타 우주선 및 필레 착륙선을 이용해 혜성의 표면을 굴착해 물질을 조사하는 것은 매우 중요하다.

아래 사진은 지구가 생성되던 초창기 모습의 상상도이다. 빨갛게 달구어져 있는 지구로 많은 혜성들이 충돌하고 있다. 이 과정에서 물질 및 얼음 등이 전달되어 지구 생태계 생성의 시초가 되었을 수도 있다.

아래 사진은 유럽우주국의 혜성 탐사선인 필레(Philae)의 모습이다. 혜성의 크기가 작고 중력이 지구의 10만분의 1이기에 착륙 후 다리를 표면에 박아 고정하게 된다. 보도에 의하면 이러한 다리 고정 작업이 불완전하게 이루어졌다고 한다.

필레 탐사선이 측정한 자료는 전파를 통해 혜성 주위를 도는 모선인 로제타(Rosetta) 우주선에 전해진다. 로제타 우주선은 이를 지구로 전송해 우리가 볼 수 있게 된다.

한번 자료를 보내면 30분 정도 걸리는 먼 거리에 있는 우주선과 통신도 하면서 원격 조정하는 것이 신기 하기만 하다.

 

소행성은 빛나지도, 얼음이 있지도 않으며 태양계 내에 존재 !

 

혜성과 소행성의 차이는 여러가지가 있다. 그 중에 대표적인 것은 소행성은 밝게 빛나거나 꼬리를 갖고 있지 않다는 것이다.

이는 소행성이 태양계 내에 위치해 있어 태양 빛을 이미 받고 있기 때문이다. 소행성에 있었을 얼음이나 먼지 등은 태양의 영향으로 날라가 가스 분출을 일으키지 않는다. 따라서 소행성은 꼬리도 없고 밝게 빛나지도 않게 된다.

소행성은 태양계 내에서 주로 존재하는 영역이 있다. 이른바 소행성대로 화성(Mars)과 목성(Jupiter) 사이에 위치한다. 반면 혜성은 태양계 밖에 존재하는 경우가 대부분이다.

작은 소행성도 있으나 소행성은 혜성에 비해 큰 경우가 많다. 또한 우주 탄생 초창기의 여러가지 물질을 갖고 있으며, 금속과 돌 성분으로 구성되어 있다. 따라서 지구에서 필요로 하는 금이나 구리 등의 여러 광물질을 충분히 갖고 있을 수 있다.

따라서 미래에 우주 기술이 발달하면 광물질 확보를 위한 국가간, 기업간 경쟁이 치열하게 이루어질 수도 있다. 우주 기술이 결국 미래 경쟁력을 좌우 할 시기가 올 수도 있다는 의미이다.

지구의 탄생에 대한 의문 해소라는 당장에는 돈으로 연결되지 않는 기초 기술에 과감히 투자하는 유럽 및 미국의 문화가 부럽다. 응용 기술에 대한 투자로는 궁극적인 경쟁력을 확보할 수 없는데 대한민국은 응용 분야에만 지나치게 집중하고 있어 아쉽다.

미래의 핵심 경쟁력이 될 우주 및 우주 분야의 기초 기술에 대한민국도 과감히 투자하여 대한민국이 진정한 선진국이 될 수 있는 밝은 미래를 꿈꾸어 본다.