인터뷰365 하정열 칼럼니스트 = 우리는 토성의 장엄함과 토성고리의 아름다움을 우주선 안에서 감탄을 연발하며 관람하였다. 태양계의 한 행성이 이렇게 아름답고 장엄하다면, 우주는 얼마나 더 매혹적이고 위대할까라고 생각하며, 심우주여행에 대한 기대가 부풀어오른다. 이제 벌써 정든 토성을 떠나 토성의 가장 큰 위성인 타이탄으로 향할 것이다.

타이탄은 토성으로부터 그 반지름의 20배 가량 떨어진 곳에서 지구의 달처럼 토성 주위를 동주기 자전하며, 15.8일에 한 번 꼴로 토성 주위를 돌고 있다.

타이탄은 1655년 네덜란드의 천문학자 하위헌스가 발견했다. 처음에는 단지 그 존재만이 알려져 있다가 19세기 들어 태양계에서 수많은 위성들이 발견되면서, 영국 천문학자 허셜의 제안에 따라 1848년부터 이름을 갖게 됐다. 타이탄이라는 이름은 그리스 신화 속 거인족에서 따온 것으로, 당시에는 타이탄이 태양계의 위성들 중 가장 큰 것으로 생각되었기 때문에 이런 이름이 붙었다.

타이탄은 토성의 위성들 가운데 두드러지게 크다. 지표면의 크기는 1980년 보이저 탐사선 1호가 타이탄에 근접했을 때에야 알려졌는데, 전파관측으로 지름이 5,150㎞로 측정됐다. 태양계 위성 중에서 목성의 가니메데 다음으로 두 번째로 큰 위성이다.

타이탄의 표면온도는 약 영하 180°C이고, 대기는 대부분 질소로 이루어져 있으며, 메탄과 아르곤, 그리고 미량의 수소분자, 일산화탄소 등이 존재한다. 타이탄은 태양계 위성 가운데 유일하게 액체로 된 호수를 갖고 있다. 다양한 탄화수소화합물과 나이트릴, 소량의 산소화합물이 발견되면서 외계생명체가 존재할 수 있는 유력한 후보지로 주목받고 있다.

타이탄은 태양계 위성 가운데 유일하게 제대로 된 대기를 가지고 있다. 대기의 존재에 대해서는 19세기 초반부터 예측되었지만 1944년 독일계 미국인 천문학자 카이퍼(Gerard Kuiper)가 토성의 다른 위성들과는 달리 타이탄의 스펙트럼에서만 메테인(CH4) 기체의 흡수선이 나타나는 것을 발견함으로써 그 존재가 확증됐다.

대기는 지구와 유사하게 대부분 질소(N2)로 이루어져 있다. 두 번째로 많은 분자는 수 퍼센트를 차지하는 메테인(CH4)이다. 메테인은 지구의 물과 같이 기체, 액체, 얼음 상태로 그 형태를 달리하면서 대기와 지표면을 순환한다. 타이탄의 대기권은 지구와 유사하게 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 나뉘며, 대류권에서는 고도가 높아질수록 온도가 낮았다가 성층권에서는 높아지는 역전현상이 중간권과 열권에서 반복된다.

타이탄의 가장 큰 특징은 표면을 뒤덮고 있는 황토색의 연무다. 연무는 매우 작은 입자가 고르게 분포하며 구름보다는 가시거리가 길다. 지구의 경우와 비교하면 구름과 안개의 중간 정도로, 우리나라 봄철의 황사와 비슷하다고 볼 수 있다. 구름보다는 덜 불투명하지만 타이탄의 연무는 지표에서부터 고도 약 240㎞에 이르는 매우 두터운 층으로 분포하기 때문에 가시광선 영역에서는 지표면을 볼 수 없다.

타이탄의 표면에는 산과 강, 호수, 암석 등이 있고, 아랍의 사막에서 볼 수 있는 물결치는 듯한 모습을 띤 지형도 보인다. 다만 그러한 물결 모양의 지형을 이루는 주요 성분은 지구의 모래와는 달리 짙은 색의 탄화수소입자로 뒤덮인 얼음인 것으로 추측하고 있다. 이러한 입자는 대기 상층부에서부터 연무 입자들처럼 생성되며 하강하다가 비가 되어 표면에 내릴 것으로 추정된다.

강과 호수의 주요 성분은 액체상태의 에테인과 메테인으로, 이들은 지구의 물처럼 증발해서 구름을 만들고 다시 비가 되어 표면으로 떨어지는 순환과정을 반복한다.

타이탄의 지각 아래에는 소금기가 있는 물의 층이 존재할 것으로 예상되는데, 이는 토성의 또다른 위성인 ‘엔셀라두스’와 유사할 것으로 생각된다. 그 아래에는 암석과 뒤섞인 얼음층이, 가장 안쪽에는 규산염으로 이루어진 내핵이 있을 것으로 보인다. 물의 바다가 존재한다는 점은 타이탄을 유력한 외계생명체 거주 후보지역으로 생각하는 또 하나의 강력한 근거로 지목된다.

파이오니어(Pioneer) 11호와 보이저(Voyager) 1, 2호는 근접비행하는 며칠의 짧은 기간 동안만 타이탄을 탐사할 수 있었다. 이후 1997년 10월 카시니(Cassini) 탐사선이 토성 궤도를 향해 발사되어, 2004년 토성 궤도에 진입한 이래 2017년 4월까지 토성과 주변 위성들을 집중적으로 관측하면서 타이탄의 실상도 좀더 구체적으로 알려졌다. 카시니는 토성궤도에 진입한 후 타이탄에 고도 1,270㎞까지 접근해 하위헌스라는 탐사정을 표면에 떨어뜨렸다. 하위헌스는 방열판과 낙하산을 이용해 하강하는 동안 대기상태의 자료를 얻고 낙하 후 지표면의 사진을 찍었다.

이러한 인간의 초기노력을 바탕으로 우주기지건설의 타당성 검사를 마친 후, 천왕성, 해왕성과 카이퍼벨트 및 오르트구름 층을 넘어 성간우주비행을 하기 위해서 타이탄에 우주기지를 건설할 수 있었다. 우리는 타이탄에서 내려 우주기지를 구경하면서 충분한 휴식을 취한 후, 천왕성과 해왕성을 향해 우주여행을 계속할 것이다.

생명 친화적인 타이탄의 아름다운 모습을 그림 ‘타이탄231001’로 그리고, ‘위대한 타이탄이여!’란 시로 묘사했다.

우리는 너에 대한 동경으로 
가없는 밤을 지새우며
쉼없이 너에게 달려왔다

그리워 그리워하던 외계생명을 만나 
손에 손잡고 수화를 나누며
타이탄의 숨겨진 이야기를
정답게 나누고 싶었다

호수에 함께 뛰어들어
서로의 몸을 닦아주며 
강물에 멱을 감으며
물장구를 치고 싶었다

인류의 도전과 모험을 위해
우주기지의 건설을 허락한 
강과 호수가 넘실대는 
위대한 타이탄이여! 

하정열 칼럼니스트

press@interview365.com

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