우리가 몰랐던 위성의 특성들
달이 지구의 위성이라는 사실은 요즘 초등학생도 안다. 하지만 막상 위성이 뭔지 말해보라고 하면 아는 사람이 드물다. 이렇게 위성은 곧잘 ‘행성의 아류’로 관심의 밖에 있었다. 하지만 최근에는 위성의 새로운 면모가 속속 밝혀지며 새롭게 주목 받고 있다.
먼저 지구 밖 생명체를 찾는 우주생물학자들에게 위성은 행성보다 더 관심이 가는 존재다. 태양계 안에서 외계생명체가 살 만한 환경을 지닌 곳으로 가장 많이 꼽는 곳을 보면, 화성 하나만 행성이고 나머지는 모두 위성일 정도다. 특히 물이 지구의 2배 이상으로 많을 것으로 알려진 목성의 위성 유로파나, 마치 샘처럼 지표면으로 물이 뿜어져 나오는 토성의 위성 엔셀라두스, 그리고 물 대신 액체 메탄이 가득하고 대기까지 존재하는 타이탄 등이 유력한 후보로 꼽힌다.
위성은 행성의 생명 탄생에 핵심적인 역할을 하기도 한다. 대표적인(그리고 아직까지 인류가 아는 유일한) 예가 바로 지구다. 달은 탄생 초기에 지구와의 거리가 지금의 10분의 1로 가까웠다. 그 때문에 인력으로 물을 끌어당겨서 지표의 물과 지각의 물질을 뒤섞었다. 그 결과 화학 반응이 촉진돼 생명 탄생이 앞당겨졌다.
압도적인 수도 특징적이다. 당신이 아는 태양계 위성의 몇 개일까. 달이 위성이니 1개는 넘을 거고, 10개? 20개? 놀라지 마시라. 미국항공우주국(NASA)과 국제천문연맹(IAU)의 자료를 보면 600개가 넘는다. 트로이 위성이라고 불리는 특이한 위성과, 소행성이나 왜소행성 등에 딸린 위성을 모두 빼고 8개의 행성에 딸린 것만 쳐도 173개다.
위성은 왜 이렇게 많은 걸까. 편의상 행성에 딸린 위성만 쳐보자. 달을 제외한 모든 위성은 태양을 기준으로 지구보다 먼 곳에 있는 행성이 갖고 있다. 그나마 화성이 지닌 2개를 제외하면 170개가 목성부터 해왕성까지, 태양계 바깥에 위치한 거대한 가스 행성이 지니고 있다. 그리고 이들의 절대 다수(3분의 2 이상)는 행성이 외부에서 ‘훔쳐온’ 포획위성이다. 거대한 크기와 중력 때문에 이들 주위를 지나던 작은 천체가 원래의 궤도를 잃고 행성 주위를 공전하게 된 것이다.
위성이 되는 방법은 크게 두 가지다. 행성이 탄생할 때 남은 찌꺼기가 뭉쳐 위성이 된 경우와, 외부에서 작은 천체를 훔쳐오는 포획이다. 포획된 위성은 대부분 작고 모양이 불규칙하다는 특징이 있다. 행성과 공전 방향이 반대고 공전 궤도면도 제각각 삐뚤어졌다는 것도 특이하다. 궤도를 모두 그려보면 마치 벌집 주위로 벌이 웅웅대는 것 같은 복잡한 궤도 그림이 나올 정도다. 마지막으로, 상상하기 힘들 정도로 먼 거리를 공전한다. 예를 들어 해왕성의 최외곽 위성은 지구와 태양 사이의 거리의 3분의 1에 해당하는 5000만 km 밖에서 공전한다. 목성과 토성의 포획 위성들도 대단히 먼 곳에서 외롭게 행성 주위를 돌고 있다.
이렇게 모양과 궤도가 괴상하고 제멋대로라, 천문학자들은 이 위성들에게 ‘불규칙위성’이란 이름을 붙였다. 이들은 너무나 어둡고 작아서, 그리고 행성에서 멀리 떨어져 있어서 거의 발견되지 않았다. 하지만 망원경 성능과 측정 기술이 발달한 2000년대 이후 새로 발견되고 있다.
이렇게 위성은 독특하고 중요한 특성이 많다. 오늘밤엔 하늘을 보자. 173개의 위성 중 하나인 달이, 어제와는 달라 보일 것이다.
윤신영 과학동아 편집장 ashilla@donga.com
