거대한 용암 호수와 뾰쪽한 산…주노 탐사선이 포착한 화산 위성 이오 [우주를 보다]

[서울신문 나우뉴스]

이오의 용암 호수인 로키 파테라. 출처: 나사

나사의 목성 탐사선 주노는 2016년 목성에 도착해 2021년까지 목성 주위를 타원형으로 공전하면서 많은 과학적 정보를 수집했다. 하지만 목표를 완수한 후에도 주노의 상태가 양호했기 때문에 나사는 2025년까지 연장 임무를 부여했다.

연장 임무의 주목적은 목성의 4대 위성 중 3개인 가니메데, 유로파, 이오를 차례로 근접 관측하는 것이었다. 주노는 남은 연료를 이용해 점점 더 목성에 가까운 타원 궤도를 돌면서 그 안쪽에 있는 위성에 차례로 접근했다.

주노 탐사선이 가장 안쪽에 있는 위성인 이오를 탐사한 것은 지난 2023년 12월과 2024년 2월이었다. 주노 탐사선은 이때 이오 표면에서 1,500km까지 접근해 표면을 상세히 관측했다. 그리고 거대한 용암 호수와 독특한 화산의 모습을 지구로 전송했다.

이오는 태양계의 위성 가운데 유일하게 표면에 용암이 흐르는 위성으로 지금도 400개에 달하는 활화산이 분출하고 있다. 지구의 달보다 약간 큰 크기에 불과한 이오가 지구보다 훨씬 활발한 화산 활동을 보이는 이유는 목성의 강한 중력 때문이다.

목성과의 거리가 조금만 달라져도 이오 내부에 작용하는 중력의 힘이 달라지면서 마치 손으로 쥐었다가 펴는 것처럼 압력이 달라진다. 결국 내부 암석층에 강한 마찰열이 발생하면서 암석이 녹을 뿐 아니라 그 에너지가 화산과 용암의 형태로 분출한다.

이웃한 유로파 역시 같은 원리로 얼음 지각 아래 얼음이 녹은 물의 바다가 있지만, 목성에서 두 배 정도 먼 거리에 있기 때문에 이오처럼 유황불 위성이 되는 운명을 피할 수 있었다.

주노 탐사선의 보낸 데이터 가운데서 가장 눈길을 끄는 것은 길이 200km에 달하는 거대한 용암 호수인 로키 파테라(Loki Patera)다. 지구에도 용암 호수가 가끔 생기긴 하지만, 로키 파테라처럼 거대한 용암 호수가 장기간 유지되는 경우는 없다. 태양계 최대 용암 호수인 로키 파테라 중심에는 용암이 식어서 생긴 섬이 있다.

주노 탐사선은 햇빛이 비치지 않는 어두운 음영 지역도 마이크로웨이브 전파측정기(Microwave Radiometer (MWR))를 이용해 표면 지형과 매끄러운 정도를 측정할 수 있다. 주노가 탐사한 로키 파테라와 주변 지형은 거울처럼 매끄러운데, 이는 새로 분출한 용암이 식어 생긴 새로운 지형임을 의미한다. (사진 참조)

주노가 관측한 이외의 첨탑 산. 출처: 나사

하지만 이오의 모든 곳이 거울처럼 매끄러운 것은 아니다. 이오의 낮은 중력과 지속적인 화산 분출은 지구에서는 볼 수 없는 독특한 화산을 만들 수 있다. 주노가 관측한 첨탑 산(Steeple Mountain)은 이름 그대로 교회의 첨탑 같은 산이 평평한 용암 대지 위에 우뚝 솟아 있다. 태양계 어디에서도 볼 수 없는 이오만의 독특한 화산이다.

2024년 2월 관측 이후 주노는 점점 더 목성에 가까이 다가가 내년까지 임무를 수행한다. 마지막 단계에서 목성의 구름 위를 스치듯 지나가면서 최대한 정보를 수집할 예정이다. 그리고 2025년 9월 17일 연장 임무도 종료하게 된다.

이후 주노는 2003년 목성 대기에서 산화한 선배인 갈릴레오처럼 목성 대기권에 진입해 사라질 것으로 예상된다. 마지막 순간까지 주노는 우리에게 놀라운 사진과 데이터를 전해줄 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com