누워서 자전하는 특이한 행성 ‘천왕성’[김정욱의 별별이야기](42)

토성처럼 화려하진 않지만 13개의 고리 가지고 있어
27개 위성 중 4개 위성에 소금물 바다 존재 가능성

[서울경제]

마지막 남은 블루오션 우주. 미국과 러시아, 중국, 인도 등은 일찌감치 우주의 가치에 눈을 뜨고 그 공간을 개척하고 있습니다. 우리나라도 이제 본격적으로 우주개발에 뛰어들고 있죠. 미지의 우주, 그 광활하고 거대한 세계에 대한 이야기를 어린이부터 성인까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 재미있게 풀어내려 합니다. <편집자주>

나사의 태양계 탐사선 보이저1호가 촬영한 천왕성의 모습. 사진제공=나사

태양계의 일곱 번째 행성인 천왕성은 가스행성인 목성과 토성에 비해 무거운 원소 비율이 높아 ‘얼음거성’이라고 불리는데 매우 추운 곳입니다. 천왕성의 온도를 보면 평균 영하 218도, 최고 영하 216도, 최저 영하 224도입니다.

이 행성의 대기는 수소가 대부분으로 83%를 차지하고 있으며, 헬륨이 15%, 나머지는 메탄과 암모니아, 에탄 등으로 구성돼 있습니다. 크기가 지구의 4배인 천왕성의 중력은 지구(1G)보다 약간 낮은 0.886G입니다.

천왕성의 태양 공전주기는 87년으로 무척 깁니다. 또 자전주기는 17시간 14분 24초인데 특이한건 자전축 기울기가 97.77도나 되기 때문에 누워서 자전을 합니다. 다른 행성들은 팽이가 돌 듯 자전하는데 천왕성은 공이 굴러가듯 자전을 하죠. 이렇게 누워서 자전을 하는 행성은 태양계에서 천왕성이 유일합니다.

천왕성도 토성처럼 고리를 가지고 있습니다. 토성과 같이 화려하진 않지만 고리가 무려 13개나 있죠.

천왕성 고리는 햇빛을 반사하지 않는 암석과 먼지로 이뤄져 망원경으로 포착하기가 쉽지 않습니다. 그런데 현재 최고의 우주망원경인 제임스웹망원경이 올해 초 천왕성 고리를 촬영하는데 성공했습니다.

제임스웹이 촬영한 고리는 총 11개이며, 겹쳐서 보이지만 역대 촬영된 사진 중 가장 선명합니다. 가장 바깥쪽에 있는 고리 2개는 너무 희미해 그 동안 포착되지 않았었는데 지난 2007년 허블우주망원경에 의해 존재가 확인되기도 했습니다.

나사의 우주망원경 제임스웹이 촬영한 천왕성과 고리의 모습. 사진제공=나사

현재 발견된 천왕성의 위성은 총 27개입니다. 천왕성에는 달이 27개 있는 셈이죠. 이 위성들 가운데 ‘티타니아’와 ‘오베론’, ‘아리엘’, ‘움브리엘’이라는 위성은 얼음으로 뒤덮여 있는데 표면 아래에 소금물 바다가 있을 것이라는 연구결과가 지난 5월 나왔습니다.

이 연구를 이끈 미국 항공우주국(NASA·나사)의 제트추진연구소는 천왕성 위성에 있는 바다에는 물 1L당 약 150g의 소금이 있을 것으로 추정했다.

이에 일부 과학자들은 천왕성의 위성 바다에도 생명체가 있을 수 있다는 조심스러운 추측을 내놓기도 합니다. 미국 유타주의 소금호수 ‘그레이트 솔트레이크’는 이보다 염도가 2배나 높지만 여기에도 생명체가 살고 있기 때문입니다.

줄리 카스티요 로게스 제트추진연구소 박사는 “과학자들은 이전에도 천체 크기가 작아 바다가 있을 것 같지 않은 왜소행성 세레스와 명왕성, 토성 위성 미마스에서 바다가 있다는 증거를 발견했다”면서 “천왕성 위성에서 바다를 발견한다면 바다는 우리 태양계에 흔한 현상이며, 다른 태양계에도 바다가 있을 것이다”고 전망했습니다.

현재 과학계는 태양계 행성과 위성들 탐사에 그 어느 때보다 적극적인데 앞으로 천왕성이 주요 탐사 대상이 될 가능성이 많습니다.

이와 관련해 나사의 자문기구인 미국 국립과학공학의학원(NASEM·나셈)에는 ‘행성과학과 우주생물학 10년 조사 위원회’라는 조직이 있는데 이 위원회는 지난해 발표한 ‘2023~2032년 우주탐사 프로그램 보고서’에서 향후 10년간 추진할 대형 우주탐사 프로그램의 1순위로 천왕성 궤도탐사선(UOP)을 권고했습니다.

김정욱 기자 mykj@sedaily.com