화성과 목성 궤도 사이에는 소행성들이 집중적으로 분포하고 있다. '소행성대(Asteroid Belt)'라고 불리는 이곳에는 '소행성(Asteroid)'들이 띠 모양으로 떠돌고 있다. 그 개수만 해도 약 80만 개 정도로 추정된다고 한다. 발견되는 것의 대부분은, 크기가 작아서 스스로의 중력으로 '공 모양'이 되지 못하고 변형된 형태를 이루고 있다. 암석 위주의 천체인 경우, 공 모양이 되기 위해서는 지름 800km 정도가 필요하다고 한다.
여기에서는 이미 생긴 목성 등 거대 행성의 강한 중력에 의해 궤도가 흔들리고 서로 충돌하는 속도가 너무 빨라서, 행성으로 성장하기 보다 파괴되는 경향이 강했던 것으로 보인다.
0. 목차
- 소행성의 기원
- 소행성 탐사
- 소행성과 지구가 충돌할 가능성
- 소행성 목록
1. 소행성의 기원
소행성의 기원에 대해서는 태양계가 탄생했을 때까지 거슬러 올라간다. 소행성 중에는 미행성이 충돌을 거듭해 행성으로 성장해 가는 가운데 '행성으로 성장하지 못하고 남은 것'과 '한 번 커다란 천체로 성장한 뒤 격렬한 충돌 등에 의해 파괴된 것이 있다고 생각된다.
그런데 지구에 떨어지는 운석은 소행성을 기원으로 하는 것이 대부분이다. 그 운석을 살펴보면 '수소와 삼중수소 등의 가스 성분을 제거한 조성'이 태양의 조성과 매우 비슷한 것이 있다. 태양계 전체의 질량은 대부분이 태양의 것이므로, 태양의 조성과 태양계 전체의 조성은 거의 같다고 할 수 있다. 그래서 소행성은 초기의 정보를 보존하고 있는 '화석'으로 여겨진다. 소행성의 조성이나 형성 과정을 알 수 있으면, 초기 태양계의 것도 알 수 있지 않을까 기대하는 것이다.
2. 소행성 탐사
2009년, '오거스틴 위원회(NASA의 프로그램을 검토하는 자문 위원회)'는 오바마 대통령에게 보고서를 제출하면서, 거창한 우주개발계획을 자제하고 규모가 작으면서 탄력적인 프로그램을 실천할 것을 적극 권장했다. 그중 하나는 지구 근처를 지나 달 또는 목성으로 소행성에 접근을 시도하는 것이다. 이런 소행성은 아직 목록에 올라 있지 않을 가능성이 높으며, 지구 근처로 접근하면 그때 비로소 알려질 것이다.
달이나 화성에 사람을 보낸 후 다시 지구로 귀환시키려면 엄청난 비용이 들어간다. 하지만 소행성이나 화성의 위성은 중력이 아주 작기 때문에 적은 연료로 임무를 완수할 수 있다. 또한 '오거스틴 위원회'는 지구의 중력과 달의 중력이 정확하게 상쇄되는 '라그랑주점(Lagrange point)'에 유인 우주선을 파견할 것을 권했다. 태양계가 처음 만들어지던 무렵에 생성된 다양한 먼지와 파편조각들은 중력이 균형을 이룬 라르랑주점'으로 모여들었다. 즉, '라그랑주점'은 우주의 '쓰레기 적하장'인 셈이다. 그러므로 이곳에 유인우주선을 보내면 지구와 달의 초기에 생성된 바위를 수거해올 수 있다.
소행성은 중력이 아주 작기 때문에, 그 위에 우주선을 착륙시키는 '저예산 프로그램'에 속한다. 소행성이 공처럼 둥글지 않고 제멋대로 생긴 것도 '중력'이 약하기 때문이다. 한편, 별과 행성, 그리고 달처럼 덩치가 큰 천체들은 생성 초기에 중력이 모든 방향으로 균일하고 강하게 작용하여 서서히 둥근 형태로 진화한다. 하지만 소행성은 중력이 작기 때문에 대부분 불규칙한 형태를 띠고 있다.
3. 소행성과 지구가 충돌할 가능성
지구 접근 소행성 가운데는 드물게 지구와 충돌하는 것이 있다. 큰 것일수록 수가 적고 지구와 충돌할 확률은 낮지만, 지름 10km 정도의 소행성이 지구와 충돌할 확률은 1억 년에 한 번 정도라고 한다. 6550만 년 전에 공룡의 멸종은 지름 10km 정도의 소행성의 충돌이 원인이었다. 현재에는 지구와 충돌할 위험성이 있는 소행성의 감시 등이 국제적으로 이루어지고 있다.
3-1. 1908년에 퉁구스카 지역에 소행성이 떨어졌다.
사실 1908년에도 시베리아의 '퉁구스카(Tungska)' 지역에 소행성이 떨어졌던 적이 있다. 당시 떨어졌던 소행성은 아파트 한 동만 한 크기로, 히로시마 원자폭탄의 약 1000배에 달하는 위력을 발휘했다. 그 여파로 주변 2500평방 km의 숲이 초토화됐으며, 수천 킬로미터 떨어진 곳에서도 충격파가 느껴졌다. 그 무렵에 아시아와 유럽에서는 밤에도 하늘이 환하게 빛나는 신기한 현상이 목격되었는데, 런던에서는 한밤중에 신문을 읽을 수 있을 정도였다고 한다.
3-1. 2029년에 소행성 '아포피스'가 지구를 스쳐 지나간다.
2029년에 소행성 '아포피스(Apophis)'가 지구를 스쳐 지나간다고 한다. 2029년에 지구를 아슬아슬하게 스쳐 지나갈 '아포피스(Apophis)' 소행성을 탐사가 이루어질 것이라고 한다. 한국의 '한화시스템'도 정부와 손을 잡고 아포피스 소행성 탐사에 도전한다고 한다. '아포피스 소행성'은 대형 종합 경기장과 크기가 비슷하다. '아포피스 소행성' 정지위성보다 낮은 고도까지 접근하여 지구를 스쳐 지나간 후 2036년에 다시 올 예정인데, 이때는 10만 분의 1의 확률로 지구와 충돌할 가능성이 있다. 만약 아포피스가 지구와 충돌한다면 히로시마에 투하됏던 원자폭탄 10만 개가 동시에 터진 것과 같은 파괴력을 발휘할 것이다. 이 정도면 프랑스의 국토를 완전히 파괴하고도 남는다.
'아포피스'는 2029년에 지구에 충분히 가깝게 접근할 것이므로, 여기에 우주선을 착륙시키는 데에는 큰돈이 들지 않는다. 문제는 돈이 아니라 '착륙시키는 방법'이다. 소행성은 중력이 약하기 때문에, 사실 '착륙'이라기보다는 '도킹(Docking)'에 가깝다. 또한 소행성은 불규칙하게 회전하고 있으므로, 도킹하기 전에 정확한 측정이 이루어져야 한다. 소행성의 강도를 테스트하는 것도 매우 흥미로울 것이다. 학자들에 의견에 따르면, 소행성은 약한 중력으로 연결된 바위의 집합일 수도 있고 전체가 하나의 견고한 바위 덩어리일 수도 있다. 언젠가 소행성을 핵폭탄으로 폭파해야 하는 상황이 온다면, 둘 중 어느 쪽인지 반드시 알아야 한다. 지구로 다가오는 소행성을 애써 폭파시켰는데 산산이 부서지지 않고 몇 개의 큰 덩어리로 분해된다면 상황은 더욱 악화되기 때문이다. 따라서 폭탄을 사용하는 것보다 소행성을 조금씩 밀어내서 지구를 비켜가도록 만드는 것이 더 안전할 것으로 생각된다.
4. 소행성 목록
4-1. 세레스
- 지름: 약 952km
- 존재하는 장소: 소행성대
- 발견 연도: 1801년
- 공전 주기: 4.60년
- 궤도 기울기: 10.6°
- 이심률: 0.078
'세레스(Ceres)'는 화성과 목성 사이에 있는 소행성대에서 가장 큰 천체이며, 소행성대 전체 질량의 약 4분의 1을 차지한다. '세레스(Ceres)'는 1801년에 이탈리아의 천문학자 '쥐세페 피아치(Giuseppe Piazzi)'에 의해 최초로 발견된 소행성이다. 소행성대에서 처음으로 발견된 천체라서 당시에는 행성으로 취급되었지만, 비슷한 궤도에서 다른 천체가 여럿 발견되면서 1850년대부터 소행성으로 분류되었다. 2006년부터는 '국제천문연맹(IAU)'이 행성에 관한 새로운 정의에 합의하고 왜소행성이라는 개념을 도입하면서, '왜소행성(Dwarf Planet)'으로도 분류되고 있다. 그 결과, 현재는 명왕성 등과 더불어 소행성대에 있는 유일한 '왜소 행성'으로 분류되고 있다.
반지름은 약 476km로, 지구 크기의 약 13분의 1에 해당하며, 질량은 약 8.96×1020kg이다. 약 4.6년에 한 번씩 태양을 돌며, 자전 주기는 9시가 정도이다. 자전축 기울기는 4°정도만 기울어져 있어, 공전 주기에 따른 계절 변화는 거의 없다. 약 45억 년 전에 태양계가 생성될 때 형성되었지만, 목성의 중력 때문에 행성으로 자라나지 못하고 현재의 상태에 머물게 된 것으로 보인다.
4-2. 팔라스
'팔라스(Pallas)'는 소행성대의 소행성들 중에서 3번째로 큰 소행성이다. 3번째로 큰 '베스타(Vesta)'보다는 조금 작아, 소행성대 질량의 약 7%를 차지한다.
'팔라스(Pallas)'는 '세레스(Ceres)'에 이어 두 번째로 발견된 소행성이다. 1802년 3월 28일에 독일의 천문학자 '올베로스(Heinrich Wilhelm Mattihas Olbers, 1758~1840)'에 의해 발견되었다. 다만, 그 이전에 한번 '샤를 메시에(Charles Messier, 1730~1817)'가 발견하여 기록한 적이 있다.
4-3. 베스타(Vesta)
완전한 구형이 아니라, 감자 같은 모양을 하고 있다. 형성될 때 고온이 되어 암석이 녹아, 그 중심부에 '철(Fe)' 등의 무거운 금속으로 이루어진 핵이 형성된 것으로 보인다.
4-4. 그 외의 소행성
- 마틸드(Mathilde): 탄소를 많이 포함한 물질로 이루어진 소행성이다. 큰 '화구(Crater)'가 여럿 있는데, 운석이 무수히 충돌했음을 알 수 있다. 지름은 50km가 넘는 비교적 큰 행성이지만, 그 밀도는 낮아 1cm3당 약 1.3g밖에 되지 않는다. 이른바 구멍이 숭숭 난 천체인데도 불구하고, 운석이 충돌해도 부서지지 않았던 이유는 수수께끼로 남아 있다. 지형에는 세계 탄광 지역의 이름이 붙어 있다.
- 이다(Ida): '이다(Ida)'는 암석으로 된 소행성의 하나로, 표면이 가는 모래로 덮여 있다. 고온이 되어 녹은 큰 천체에서 분리된 조각으로 추측된다. 이다의 지형에는 '라스코' 같은 세계적인 동굴 이름이 붙여져 있다. 또 소행성 '이다(Ida)'는 '닥틸(Dactyl)'이라는 작은 위성을 가지고 있다. '닥틸'은 지름이 2km가 채 안 되는 소행성이다.
- 이토카와(Itokawa): 이토카와라는 이름은 일본 우주 개발의 아버지로 불리는 고 '이토카와 하데오' 박사의 이름에서 유래되었다. '이토카와(Itokawa)'의 자전 주기는 약 12시간으로, 암석으로 이루어진 소행성이다.