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토성 탐사선 ‘카시니호’가 남긴 것들!

토성 고리

토성대기와 고리 사이에 텅 빈 공간이 존재한다는 것도 카시니호가 보내온 이미지 덕에 알려졌다. / 이미지 출처 : NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute  


‘카시니호’의 생애!
‘카시니-하위헌스(Cassini-Huygens)호’*는 유럽-미국 공동프로젝트로 1997년 플로리다주 케네디 우주센터에서 발사된 토성탐사선이다. 발사 후 약 7년 만인 2004년 토성 궤도에 진입했고, 2005년에는 하위헌스(Huygens)호가 카시니(Cassini)호와 분리돼 토성의 위성 중 가장 큰 타이탄에 착륙했다. 하위헌스호는 중요한 사진들을 전송한 후 배터리 수명이 다해 임무가 종료됐고, 카시니호는 토성 궤도 도착 후에도 약 13년 동안 임무를 수행하다 2017년 9월 15일 토성의 대기로 떨어지며 산화했다. 카시니호는 2008년 임무 종료 예정이었으나 예상수명을 훨씬 넘긴 2017년까지 활동하며 635GB(기가바이트)의 자료를 지구로 전송했고, 이는 약 45만 장에 달하는 이미지였다. 이로 인해 현재까지 4000여 건 이상의 논문이 발표됐다. 

* 하위헌스(Huygens)호 : 우리에게는 ‘호이겐스’라는 발음이 더 익숙하기도 한데, 외국어 표기법에 따라 해당 언어의 발음에 가까운 ‘하위헌스’로 표기한다.


‘카시니호’의 업적!
 카시니호는 발사 후 20년, 토성 궤도 진입 후로도 13년 동안 수많은 업적을 남겼다. 카시니의 20년을 전부 정리하기는 어려우니 대표적인 몇 가지만 정리해 보자.

[토성의 위성들 추가로 발견]
 카시는 토성 주위를 13년 동안 공전하며 토성 뒤편에 있어 지구에서는 보지 못했던 토성의 위성들을 여러 개 추가로 발견했다. 메토네, 다프니스, 아에가이온, 안테, 팔레네, 폴리테우케스 등이 그 주인공이다. 지금까지 밝혀진 토성의 위성은 50개가 넘는다. 

[위성 이아페투스의 밝은 면과 어두운 면이 존재하는 이유 확인]
 토성의 위성인 이아페투스의 한쪽 면은 새까맣고, 다른 한쪽 면은 새하얗다. 카시니호가 그 이유를 알아냈다. 토성에서 보면 이아페투스는 언제나 같은 면만 보이게 조석고정된 상태다. 반대로 얘기하면 언제나 같은 면이 토성 바깥쪽을 보고 있는 상태다. 토성의 고리와 다른 위성에서 나온 잔해들이 그 바깥쪽으로 들러붙어 시커멓게 변색시켰고, 시커먼 면은 열을 잘 흡수하므로 그쪽의 얼음은 계속 승화돼 밝은 쪽으로 이동했던 것이다. 결국 밝은 쪽에는 얼음이 계속 모여 점점 더 밝아지게 됐다.

이아페투스
위성 이아페투스의 밝은 면과 어두운 면. / 이미지 출처 : NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute  

[위성 엔셀라두스에서 치솟는 수증기 기둥 확인]
 카시니호는 토성의 위성 엔셀라두스 남극에서 수증기 기둥 분출을 포착했다. 이 위성의 얼음 껍질 아래에 깊은 바다가 있다는 증거다. 또 뿜어져 나오는 수증기 속에 수소 가스의 존재도 밝혀냈다. 이곳에 물과 열기가 있으니 생명체가 존재할 가능성이 매우 높다. 

[토성 북반부의 육각구름의 정체 확인]
 30여 년 전 무인탐사선 보이저1호가 토성의 북반부에서 육각구름을 발견했었다. 카시니호가 2013년 이 육각구름의 움직임을 촬영했고, 이를 분석한 연구자들은 그 정체가 지름이 1 2000km이고, 시속 530km의 속도로 회전하는 일종의 소용돌이라고 추정하게 됐다.
육각구름
카시니호가 촬영한 육각구름의 자연 색상. 이 사진 비교로 2013 년 6월과 2017 년 4월, 토성 북극 지역의 색이 어떻게 바뀌었는지 알 수 있다. / 이미지 출처 : NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton Univ.  

[토성과 고리 사이는 텅 비어 있음을 확인]
 토성의 고리가 수많은 암석과 우주 먼지, 얼음조각 등으로 이루어졌으니 고리와 토성 사이에도 이런 물질들이 가득 차 있을 것으로 예상됐었다. 하지만 카시니호가 토성과 고리 사이로 들어가 토성대기층과 고리 사이의 약 2400km가 텅 비어 있는 것을 밝혀냈다.

[위성 타이탄의 비밀을 풀다!]
 달의 약 1.5배 크기인 토성의 가장 큰 위성 타이탄에 착륙한 하위헌스호는 타이탄에 지구처럼 질소가 주성분인 대기가 있음을 알아냈다. 이는 초기 지구의 모습을 추측하는데 유용하다. 또 타이탄에 액체 상태의 메탄과 에탄으로 이뤄진 강이 있음을 확인했다. 이는 지구의 물과 같은 역할을 해 비처럼 내리기도 하고 바위를 깎아내고 연못을 만드는 침식작용을 하고 있었다.


<다음 회에 계속됩니다>

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