[신비 벗는 토성의 고리] 31개위성 인력이 다듬은 ‘돌·얼음 띠’

지난 1일 미국·유럽의 공동 토성탐사선 카시니가 토성 궤도에 진입,본격적인 활동을 개시하면서 토성의 비밀이 서서히 베일을 벗고 있다.특히 토성의 아름다움을 더욱 빛나게 하는 ‘토성 고리’의 실체에 대해 전세계의 눈길이 쏠려있다.그동안 가설로 제기돼온 토성 고리의 모습이 하나씩 확인되고 있다.

●물결치는 토성의 고리

토성 주변에는 알려진 대로 A∼G로 이름이 붙은 7개의 고리가 있는데,각각의 고리는 레코드판처럼 수많은 작은 고리로 구성돼 있다.이 얇은 고리는 돌과 얼음 등 수십억개의 파편으로 이뤄져 있는데 모래보다 작은 것부터 집채만한 것까지 크기가 다양하다.고리 안쪽의 파편들은 바깥쪽보다 공전 속도가 빠르기 때문에 잦은 충돌을 일으키면서 더 작게 부서진다.

사진으로 볼 때 어두운 고리 부분은 비어있는 것이 아니라 파편이 밀집돼 있어 햇빛이 통과하지 못한 것이고,밝은 고리는 파편이 흩어져 있어 햇빛이 통과하는 것이다.

고리를 형성하고 움직이는 주된 힘은 토성 위성들의 인력과 공전인 것으로,이번 카시니호의 탐사과정에서 밝혀졌다.

뉴욕타임스(NYT)는 6일 “연못에 돌을 던지면 주변에 물결이 퍼져나가는 것처럼 토성의 위성이 돌맹이 역할을 하면서 고리에 물결을 만드는 것”이라고 비유했다.

31개의 토성 위성의 인력 때문에 입자들은 이리저리 움직이면서 합쳐지기도 하고 더욱 작아지기도 한다.입자들은 좌우로 움직이기도 하고 상하로 물결치기도 한다.이러한 움직임 끝에 고리의 끝부분에서는 조개껍질처럼 아름다운 부채꼴의 파형이 나타나기도 한다.

F고리를 찍은 사진에서는 위성 ‘프로메테우스’에 의해 만들어진 것으로 보이는 희뿌연 가스 모습이 포착됐다.

●“위성은 고리 관리자”

고리 사이를 돌고 있는 위성들은 파편들을 걷어내면서 ‘카시니 간극’이라고 불리는 고리 사이에 뚜렷한 틈을 만들어낸다.

고리의 가장자리를 따라서 돌고 있는 위성들은 고리 모양을 다듬고 유지해주는 역할을 하고 있다.

토성 고리가 만들어진 이유는 확실히 밝혀지지 않았지만 위성들이 서로 충돌하거나 토성과의 인력작용으로 부서지면서 만들어진 파편이 고리에 남아 있다는 점은 어느 정도 확실해졌다.그동안 고리 속에 감춰져 드러나지 않았던 새로운 위성이 앞으로 발견될 가능성도 충분히 있다.

충돌로 인해 고리를 이루는 파편이 사라지기도 한다.미 항공우주국(NASA)의 제트연구소는 “토성 고리에서 산소원자가 급증하는 것이 확인됐는데 이는 돌과 얼음이 충돌하면서 발생한 것으로 보인다.”고 설명했다.연구소측은 이런 추세로 가면 가장 바깥쪽에 있는 E고리는 1억년 내에 사라질 수도 있다고 전망했다.

●토성 고리 탐사의 역사

토성에 고리가 있다는 사실은 1610년 갈릴레이에 의해 처음 관찰됐다.이후 과학자들은 천체망원경을 통해 토성 고리를 연구해왔다.

1979년 마침내 파이어니어2호가 토성에 접근했고,이어 보이저1(1980년),보이저2(1981년)호가 잇따라 토성 탐사에 나섰다.그러나 이들은 토성의 궤도에 진입하지 못한 채 토성 근처를 스쳐지나갔을 뿐 궤도에 진입해 고리의 ‘속살’을 찍은 것은 카시니가 처음이다.

카시니는 지금까지 모두 61장의 토성 고리 흑백사진을 보내왔지만,앞으로는 하루에 100∼200장의 컬러 사진을 보낼 예정이다.모자이크를 맞추듯이 카시니가 보낸 사진을 이어붙이면 전체적인 토성 고리의 모습을 조망해 볼 수 있을 것으로 기대된다.

장택동기자

토성은

●태양계의 6번째 행성.목성에 이어 두번째로 크다.

●1610년 갈릴레이에 의해 연구 본격화

●지름 12만㎞(지구의 9배)

●지구로부터의 거리 15억㎞

●지구로부터 통신 도달 시간 84분

●대기는 94% 수소와 헬륨으로 구성.

●표면 온도 영하 139도(태양으로부터 받는 열량 지구의 1%)

●공전주기 29.42년

●낮과 밤의 길이 10시간 38.4분

●주변에 고리 7개,위성 31개

●적도 주변에 시속 1770㎞ 강풍˝