“달·화성 넘어 목성으로”… ‘얼음위성’ 생명체 흔적 찾는 여정 시작

유럽우주국 오늘 탐사선 발사
‘주스’ 지구·달·금성 중력 이용 비행
2031년 궤도 진입까지 8년 전망
‘갈릴레이 위성’ 3개 관측 주 임무
2034년 12월 가니메데 집중 탐사
NASA도 내년 목성 위성 탐사 돌입
ESA와 공동작업… 기대감 높아

태양계 행성 및 위성과 비교한 목성의 위성들 크기. 왼쪽부터 지구, 금성, 화성, 가니메데(목성 위성), 타이탄(목성 위성), 수성, 칼리스토(목성 위성), 이오(목성 위성), 달(지구), 유로파(목성 위성), 트리톤(해왕성 위성), 명왕성. NASA 제공

지금까지 인간이 지구 이외의 천체에 발을 내디딘 것은 달이 유일하다. 지구 바로 옆 행성인 화성 탐사도 본격적으로 시작한 것은 얼마 되지 않는다. 그런데 달, 화성을 넘어 태양계 다섯 번째 행성이자 가장 큰 목성에서 생명체의 흔적을 찾기 위한 여정이 곧 시작된다.

유럽우주국(ESA)은 목성 얼음 위성 탐사선 ‘주스’(JUICE·Jupiter Icy Moons Explorer)를 13일 오전 9시 15분(한국시간 오후 8시 15분)에 남아메리카 프랑스령 기아나우주센터에서 발사한다.

목성은 수많은 위성을 거느리고 있어 ‘작은 태양계’라고 불리기도 한다. 실제로 지난 2월 국제천문연맹(IAU) 소행성센터(MPC)가 미국 카네기과학연구소에서 발견한 목성 위성 12개를 인정하면서 목성의 위성은 92개가 됐다. 태양계에서 가장 많은 위성을 가진 행성이다.

목성의 수많은 위성 중 가장 유명한 것은 ‘갈릴레이 위성’이다. 이름 그대로 이탈리아 물리학자 갈릴레오 갈릴레이가 직접 만든 굴절망원경을 이용해 1610년에 발견한 4개의 위성이다. 4개의 위성은 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토로 이름 붙여졌다. 주스 탐사선은 화산을 가진 뜨거운 위성 이오를 제외한 유로파, 가니메데, 칼리스토 3개의 얼음 위성을 관측하는 것이 주 임무다.

ESA 소속 과학자들은 이들 3개의 얼음 위성 표면 아래 깊숙한 곳에 생명체가 존재하기 위한 전제 조건 중 하나인 액체 상태의 물로 이뤄진 광활한 바다가 있을 것이라고 추정한다. 달보다 작은 크기의 유로파는 15~25㎞ 두께의 얼음 표면층 아래에 물이 흐르고 있을 것이라고 과학자들은 예상한다. 실제로 2016년 허블우주망원경으로 유로파 표면에서 물기둥이 치솟는 것을 관측하기도 했다. 이 때문에 유로파를 비롯한 얼음 위성들에서 생명체의 흔적을 발견할 수 있다고 보는 것이다.

이번에 발사되는 주스 탐사선이 목성까지 가는 데는 약 8년이 걸릴 것으로 예상된다. 목성까지 여행하는 데 이렇게 오래 걸리는 이유는 지구와 달, 금성의 중력을 이용한 플라이바이(flyby)를 하기 때문이다. 근접 비행을 의미하는 플라이바이는 행성과 위성의 중력을 활용해 밀고 당기기를 하면서 추진력을 얻어 비행에 사용되는 연료를 아끼는 방법이기도 하다. 주스 탐사선은 2031년 7월 목성 궤도에 진입할 예정이지만 궤도 진입 6개월 전인 같은 해 1월부터 과학 연구를 시작한다.

주스 탐사선이 달보다 작은 목성의 얼음 위성 유로파를 탐사하는 가상도. ESA 제공

주스 탐사선은 2031년 목성 궤도에 진입한 뒤 2034년까지 플라이바이 방식으로 3개의 위성을 근접 비행하며 탐사 활동을 수행한 뒤 2034년 12월 가니메데 궤도에 진입해 임무를 수행할 예정이다. 주스 탐사선이 가니메데를 집중 탐사하는 이유는 다른 갈릴레이 위성보다 목성에서 멀리 떨어져 있기 때문에 목성의 자기장 영향을 덜 받아 생명체 존재 가능성이 그만큼 크다고 보기 때문이다.

한편 미국 항공우주국(NASA)도 내년에 목성 위성 탐사선 ‘유로파 클리퍼’를 발사한다. 유로파 클리퍼는 발사는 늦게 하지만 주스 탐사선보다 1년 이른 2030년에 목성 궤도에 진입한 뒤 유로파를 집중 탐사할 계획이다. 이에 따라 2031년부터 NASA와 ESA는 유로파 위성의 생명체 흔적과 바다를 공동 탐사하게 된다.

천문학자들은 “만약 이곳에서 생명체 흔적을 발견한다면 태양계에서만 생명체가 두 곳에서 따로 진화했다는 것을 보여 주며, 이는 생명체가 은하계 곳곳에 있을 가능성이 높다는 것을 의미한다”면서 기대감을 숨기지 않고 있다.

유용하 기자

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