토성에 대해서...

사진설명: 토성 일러스트, ⓒdachshund of dream

 

토성 saturn

신화로 보는 토성

토성의 영어이름인 새턴 saturn은 로마 신화의 농경의 농경의 신 사투루누스 saturnus에서 유래한 것이다. 태양에서 멀고 운행이 느려 늙은 신의 이름을 붙여졋다. 그리고 그리스 신화에서는 태초의 신중 하나인 크로노스가 해당하는데 크로노스는 제우스의 아버지이지만 제우스에게 쫓겨났다고 한다.

태양계에서 목성 다음으로 가장 거대한 행성이다.  그 크기는 약 120000km... !!  이정도는 지구 보다 750배 더 큰 행성이다.  그리고 토성하면 생각나는 것이 바로 토성 주변으로 보이는 납짝한 타원체 모양이 가장 인상적인 모습으로 보이게 한다. 처음에는 하나로 된 거대한 고리 라고 생각했다. 하지만 최근에 밝혀졌다. 하나가 나리라 여러 개의 고리로 형성 되어 있다는 사실을...

그리고 지구에 달 처럼 토성에도 위성이 있다. 바로 타이탄, 저 타이탄은 수성만한데, 밀도는 아주 낮고 표면은 액체 질소로 이루어 졌다고 추측하고 있는데 이는 학자들에 생각에 최초에 지구 생명이 탄생하기도 전에 원시 지구와 아주 흡사할것으로 생각하고 있다.

사진설명: nasa의 카시니 하위헌스 광각 카메라에 찍힌 토성, ⓒnasa science

토성의 내부 

토성에 가본적은 없지만 자료를 여러가지 확인해보면, 구체적으로 토성을 감싸고 있는 물질은 수소와 헬륨이라고 한다.그리고 토성을 감싸고 있는 타원형 고리에는 수많은 모래 먼지, 가스, 위성들이 싸고 있다. 토성에 자전 속도가 빨라서 주변에 타원형으로 생긴 고리가 형성 되 보이는 것이다.

토성은 기체로 이루어진 행성이라 차등자전을 하고, 자전축은 공전궤도면에 비하여 약 27º 기울어져 있다. 기울어져서 공전을 하고 있으므로 지구처럼 계절이 생겨난다. 지구에서 봤을 때 "30년"을 주기로 고리의 모습이 바뀌게 된다고한다. 고리의 평면이 태양과 일치할 때 우리의 시각에서는 토성의 고리가 보이지 않게 된다. 

 

사진설명: 카시니 하위헌스 탐사선 토성의 강력한 자기권 탐사 자료 측정 그림.ⓒNASA  solarsystem.nasa.gov

 

토성이 목성에 밀리지 않는 수준에 강력한 자가권

2018년 9월 4일 NASA의 발표가 있었다. 토성이 목성에 밀리지 않을 만한 수준의 엄청난 가기권을 가지고 있다는 것이 확인 된것이다. 목성보다 약간 범위가 작긴하지만, 엄청난 에너지는 토성 질량이 4:1 의 격차보다 훨씬 적은 8:5 실제로 질량당으로 계산하면 자기 에너지는 토성이 더 강하다고 한다.  지구 자기장과는 비교가 안될 정도다.

 

영상설명: 구글이 카시니 하위헌스를 기억하기 위해 만든 짧은 애니메이션, ⓒgoogle.com

카시니 하위헌스 cassini huygens

처음에 이름만 들었을 때는 일본도 같이 연구한건가 했지만 미국과 유럽의 공동 토성 무인 탐사선이다. 카시니 하위헌스는 NASA 카시니 퀘도선과 ESA 하위헌스 탐사선 그러니까. 일본이 아니라 이탈리아 출신 프랑스 천문학자였던 조반니 도메니코 카시니와 네덜란드의 천문학자 겸 수학, 물리학자 였던 크리스티안 하위헌스의 이름을 따서 만들었다. 그 두분들의 업적이 많았기 때문이다. 

사진설명: 카시니 하위헌스 토성의 상상도, ⓒBy public Domain

 

카시니 하위헌스의 토성탐사선의 업적

1997년  발사가 되어 20년에 거친 토성 탐사의 세월에 길을 걸어온 NASA의 토성 탐사선 카시니 하위헌스 탐사선이 최후를 맞이 했다. 2017년 4월 토성의 위성인 타이탄에 마지막 저공 비행하여 카시니 퀘도는 타이탄의 중력에 의해 영향을 받아 토성을 도는 케도로 전환하고, 퀘도 변경 이후 토성을 22번이나 회전하는 궤도를 타고 토성의 고리 사이를 통과 저공 비행을 마치는 임무를 마지막 데이터 수집을 한다.  

그후 카시니 하위헌스는 22번째 바퀴의 마지막에 토성의 대기에 돌입하고 20년에 거친 어려운 미션을 20년간 한번도 잔고장없이 수행해왔다가 결국 기체를 제어하는 연료가 고갈 해버려서 최후의 순간을 맞이 했다. 모든 임무를 마치고 그는 조용히 토성의 대기 속으로 사라졌다.

 

영상설명: 카시니 하위헌스 탐사선이 촬영한 사진 모음, NASA

토성의 고리

영상에 고리에 비치는 토성의 그림자를 포함하여 각 위성들이 토성 고리 유지에 어떤 역할을 하고 있는지 관찰할수가 있다. 토성은 거대하고 아름다운 고리를 가지고 있어 우주에 보물처럼 생각해왔다. 실제 토성의 고리는 천체망원경인 굴절삭이있다면 얼마든지 관찰할수 있다.

고리는 주로 얼음덩이리나 돌덩이리들이 토성의 중력이 붙잡혀 모여들어 제각각 토성 주위를 공전하는 것으로 추정된다. 보이는 것처럼 매근한 판이 아니라 조각 조각 수많은 바위에 가깝다. 그 크기는 작은건 모래정도라 먼지 가스로 표현하기도 하고 빌딩보다 거대한 바위도 있다.

 

사진설명: 토성 주변으로 고리가 보인다. , ⓒNASA 

 

고리의 생성 원인

로슈 한계 안으로 전근하는 위성이나 혜성 등으로 생각된다. 로슈 한계란 위성이나 소행성등이 행성의 조석력을 버티지 못하고 부서져버리면 행성이 위성을 가질 수 있는 최소한의 거리를 말하는데 모행성의 토성 중력과 물체의 크기 및 물체 자체의 중력과 관련되어 있다. 토성의 고리는 모두 이 안에 위치한다는 신빙성이 있다.

 

영상설명: 로슈한계를 지난 위성이 붕괴되는 과정

태양계 역사에서 토성이 이렇게 큰 고리를 가지게 된것이 언제 부터인지는 논란의 대상이다. 학자마다 의견이 다르기 때문이다. 이론적인 예측으로 태양계의 형성 시기로 보고 있디만 최근의 연구에서는 의외로 그리 오래 되지 않았을 것으로 보는 견해도 있다. 태양계 초기에 형성되었다면 지금쯤 얼음 입자가 꽤 더러워 졌다는게 그 이유이다. 그러기엔 고리의 반사율이 높기 때문이라는 주장이다.

 

영상설명: 1980년대 보이저 1,2호가 토성을 통과하면서 확인 카시니 탐사선 촬영,  출처 ⓒNASA

 

토성에서 사람이 살수 없는 몇가지 이유...

토성에 구름에 시속은 1600km가 넘는다 그 속도로 항상 토성에는 강력한 천둥번개가 발생 될것이고, 강력하고 거대한 토네이도가 있을 것으로 예상된다. 

첫번째.  사람이 어쩌다가 토성위에 건물을 바위근처에 올려놨다고 쳐도 강력한 토네이도에 의해 날아가버릴 것이다. 강력한 천둥 번개로 인해 사람이 만든 건물위에 떨어진다고 생각만 해도 공포 그 자체이다.

두번째. 좋은 환경에서 살아가는 사람이나 지구 생명체들이 상상할수 없는 온도, 토성 표면의 온도는 약 -176℃ 로 노출되면 생각할수 없이 빠르게 얼어 버릴것이다 꽁꽁

세번째 토성은 얼음과 바위로 되어 있고, 가스형 행성이기 때문에 제대로 된 토양이 없다고 한다. 즉 첫번째 이야기 했던 집을 우주탐사선에 붙여서 왔다고 하더라도 놔둘 자리가 없을 것으로 생각된다.