유로파 클리퍼 발사 성공…첫 지구 밖 생명체 증거 찾을까? [아하! 우주]

[서울신문 나우뉴스]

목성을 배경으로 유로파를 탐사하는 NASA의 ‘유로파 클리퍼’ 상상도. 출처: NASA/JPL

1990년대 말 미 항공우주국(NASA)의 목성 탐사선 갈릴레오는 목성의 위성 가운데 유로파에 대한 집중적인 관측을 진행했다. 유로파의 얼음 지각을 자세히 관측하기 위해서였다. 과학자들은 크레이터는 거의 없고 갈라진 자국은 많은 유로파의 표면을 분석했다. 그 결과 적어도 수십 km 두께의 얼음 지각 아래 지구의 바다보다 더 부피가 큰 액체 상태의 바다가 존재할 가능성이 높다는 결론을 얻었다. 따라서 유로파는 태양계에서 생명체 존재 가능성이 가장 높은 장소로 지목됐다.

목성의 위성 유로파. 출처: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

당연히 NASA 과학자들은 갈릴레오보다 더 크고 강력하며 오랜 시간 관측을 진행할 차세대 유로파 탐사선의 필요성을 제기했다. 당시 두 가지 형태의 탐사선이 검토되었는데, 하나는 유로파를 포함한 목성의 얼음 위성의 궤도를 도는 JIMO였고 다른 하나는 유로파와 다른 얼음 위성을 스쳐 지나가면서 관측하는 유로파 클리퍼였다. 검토 결과 JIMO는 너무 많은 비용이 들었기 때문에 유로파 클리퍼가 최종 선정됐다.

하지만 그렇다고 해서 유로파 클리퍼가 작고 저렴한 탐사선은 아니다. 유로파 클리퍼 프로젝트에는 총 52억 달러가 투입됐다. 이것도 10억 달러 이상 비용을 추가해야 하는 착륙선을 제외한 비용이다. 사실 유로파 클리퍼는 무게 6톤에 22m 길이의 태양 전지 패널을 펼치면 폭이 30.5m에 달하는 대형 탐사선으로 나사의 장거리 태양계 탐사선 가운데 가장 크다. 참고로 JIMO는 무게가 30톤도 넘는 초대형 탐사선이라 기술적인 문제를 제외해도 비용 때문에 실현 가능성이 낮았다.

조립 중인 유로파 클리퍼. 출처: NASA

NASA는 오랜 시간 유로파 클리퍼를 개발해왔고 마침내 지난 14일 스페이스 X의 팔콘 헤비 로켓을 이용해 성공적으로 발사했다. 유로파 클리퍼는 목성까지 긴 여행에 필요한 속도를 얻기 위해 우선 2025년에 화성에서 플라이 바이(fly by·행성에 가까이 다가가서 중력으로 속도를 높이는 것)를 통해 속도를 높인 후 2026년에 지구에서 한 번 더 가속하고 목성으로 향한다. 목성 궤도에 진입하는 것은 2030년 4월이다.

유로파 클리퍼는 목성 궤도에 진입한 후 먼저 목성에 도착한 주노 탐사선처럼 긴 타원궤도를 돌면서 유로파를 다양한 각도에서 49회 정도 접근해 근접 관측한다. 관측 거리는 표면에서 25km에서 2700km까지 다양하며 갈릴레오와 달리 유로파 표면의 거의 전체를 관측하게 된다. 유로파 클리퍼가 유로파의 위성으로 진입하지 않고 목성 궤도를 도는 이유는 연료가 많이 들기 때문이기도 하지만, 목성의 강력한 방사선이 더 큰 이유다. 목성은 주변으로 강력한 방사선을 내뿜기 때문에 유로파 궤도에서 장기간 버티기 위해서는 상당히 두꺼운 방사선 차폐막이 필요하다. 그러면 우주선이 상당히 무거워지고 비용이 감당할 수 없을 만큼 많이 든다.

사실 유로파 클리퍼는 방사선 때문에 7.6mm 두께의 알루미늄으로 주요 부위를 보호한 것은 물론 방사선에 민감한 전자 장비는 가능한 우주선 안쪽에 배치했다. 하지만 이 정도로는 유로파 주변의 강력한 방사선 피폭을 장시간 견딜 수 없기 때문에 목성 주위로 긴 타원 궤도를 돌면서 방사선을 피한다.

유로파 클리퍼. 출처: NASA

과학자들이 유로파 클리퍼에서 가장 기대하는 것은 유로파가 분출하는 수증기와 얼음에서 복잡한 유기물을 관측하는 것이다. 목성의 강력한 중력과 주변 위성의 중력이 유로파를 잡아당기면 내부에 마찰열이 생긴다. 이 열에 의해 내부 바다의 물질이 간헐천이나 화산처럼 얼음지각을 뚫고 우주로 분출한다. 덕분에 두꺼운 얼음 지각을 뚫을 필요 없이 바다 내부의 물질을 분석할 수 있다. 그리고 만약 여기에서 복잡한 유기물을 발견하면 유로파의 생명체 존재 가능성은 매우 높아진다.

과학자들은 이미 허블 우주 망원경을 통해 유로파에서 수증기와 얼음이 간헐천처럼 분출한다는 사실을 확인했다. 하지만 항상 분출하는 것은 아니라서 유로파 클리퍼가 유기물을 운 좋게 검출할 수 있을지 장담하긴 어렵다. 만약 유로파 클리퍼가 복잡한 유기물을 검출하고 이것이 박테리아에서 유래한 물질이라는 강력한 증거가 나오면 21세기에 가장 중요한 과학적 사건이 될 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com