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금성 최대 미스터리 ‘대기 초회전’ 풀리나





기상 관측 탐사선 발사 새로운 가설 등장
금성 대기의 최대 미스터리 현상인 ‘초회전’(super-rotation)이 곧 풀리될 것으로 보인다. 최근 일본이 금성 궤도 탐사선을 발사한 데 이어 이에 관한 새로운 이론도 등장했다.

금성의 자전주기는 243일로 공전주기인 224일보다 느리다. 금성의 하루는 지구의 날로 117일이나 된다. 이렇게 느림뱅이 행성인 금성에서는 하늘도 무척 잠잠할 것이라고 짐작된다.




● 자전주기 243일, 구름은 고작 4일
하지만 전혀 그렇지 않다. 금성의 하늘에 떠있는 짙은 구름의 움직임은 금성의 자전속도보다 50배도 넘는다. 구름이 한 바퀴를 도는 데는 고작 4일 정도밖에 안 걸린다. 금성이 시간당 6.5km 돈다면 금성의 구름은 시간 당 400km나 흘러간다.

만약 금성의 지표면에서 하늘을 본다면 마치 미리 찍어놓은 동영상을 엄청 빠르게 재생한 모습을 보는 듯하지 않을까. 물론 외부에선 지표면이 보이지 않을 정도로 금성의 황산 구름이 워낙 짙기 때문에 지구에서의 구름의 모습과는 사뭇 다르겠지만 말이다.

이 기이한 현상은 ‘초회전’이라고 한다. 초회전 현상은 금성 말고도 우리 태양계에서 토성의 달 타이탄에서만 볼 수 있다.

그렇다면 이유는 뭘까. 아쉽게도 아직까지 지구의 인간은 뾰족한 답을 얻지 못했다. 때문에 금성 대기의 최대 미스터리이자 태양계의 미스터리 중 하나로 불릴 만하다.




● 일본 금성 기상관측용 탐사선 ‘아카쓰기’ 발사
그런데 최근 일본이 이 문제를 해결할 목적으로 금성에 탐사선을 발사했다.

지난달 20일 아침 6시 58분(현지시각), 기상관측용 궤도탐사선 ‘아카쓰키’를 하늘로 쏘아 올렸다. 아카쓰기는 일본에서 첫 번째이자 세계 최초 금성의 기상관측용 탐사선이다.

이 탐사선은 이제까지 인간이 발사한 그 어떤 것보다 금성에 더 가까이 다가간다. 뿐만 아니라 아카쓰기는 지구의 위성처럼 금성 하늘에 떠서 돌면서 대기를 관측한다. 이를 위해 각종 영상장비를 장착한 아카쓰기는 핵심 임무가 금성 대기의 초회전 현상을 밝히는 것이다.

올 12월에 금성 대기에 도착할 예정이다. 그렇게 되면 초회전 현상에 대한 새로운 실마리를 얻을 것으로 기대된다.




● 낮과 밤 58.5일, 일교차가 원인?
이런 가운데 아카쓰기가 발사된 지 한 일주일 후, 초회전 현상에 대한 새로운 가설이 등장해 주목을 끌고 있다. 멕시코의 연구팀이 금성의 대기보다 훨씬 높은 곳에 있는 이온층의 초음속 바람이 초회전 현상의 원인이라는 연구결과를 발표한 것이다.

초회전 현상은 1960년대 후반에 처음으로 관측됐다. 그리고 1974년 이에 관한 이론이 하나 나왔다. 낮과 밤의 온도차가 원인이라는 것이다.

자전주기가 긴 금성은 낮과 밤이 상당히 길다. 금성은 낮과 밤이 58.5일이나 지속된다. 금성의 한쪽면과 다른 면의 온도차가 클 수밖에 없다. 이게 초회전의 원인이라는 것이다.

하지만 이 가설은 초회전에 대한 논란을 가라앉히지 못했다. 지구보다 기압이 92배나 높은 이산화탄소로 이뤄진 금성의 짙은 대기는 낮과 밤의 기온차로 인한 에너지를 무력시키고도 남는다는 반박이 있다. 이 외에도 여러 이론들이 등장했지만 대다수 과학자들이 만족할 만 한 건 하나도 없었다.




● 더 높은 곳에 부는 초음속 바람이 원인?
최근 멕시코 최고 대학인 멕시코 국립 자치대학(Universidad Nacional Autonoma de Mexico)의 연구팀은 금성 지표면에서 150-800km 상공에 있는 이온층(ionosphere)에 부는 거센 바람을 초회전의 원인으로 지목했다.

금성의 이온층에는 초당 수km나 되는 거센 바람이 분다. 이 현상은 1980년대 발견되었는데, 현재 과학자들은 태양풍 때문에 생겨난 것으로 보고 있다.

이 이온층의 바람은 금성의 구름과 분리되어 있다. 금성의 구름은 지표면에서 45-70km 상공에 위치해 있다. 그런데 어떻게 이온층의 초음속 바람이 훨씬 아래에 있는 구름에 영향을 준다는 걸까.

멕시코 연구팀은 이온층의 초음속 바람의 에너지가 소리를 발생시킨다고 보았다. 연구팀은 계산했더니 이 소리가 아래쪽으로 전달되어 초회전 현상이 일어난다는 것이다.

연구팀은 계산 결과 85데시벨의 음파가 전해진다고 했다. 이 소리가 금성의 기온차와 함께 작용함으로써 초회전 현상을 일으킨다는 것이다. 연구팀은 이 이론을 뒷받침하기 위해 물을 이용한 실험적 증거도 내놓았다.

이 연구는 공식 저널에 발표되기 전 미리 공개하는 온라인 저널인 arXiv에 게재됐다.

 

 

 

 



박미용 동아사이언스 객원기자 pmiyong@gmail.com



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