'화성의 달'이 감자 닮은 이유…"소행성 충돌 결과" [우주로 간다]

NASA·더럼대, 컴퓨터 시뮬레이션 통해 포모스·데이모스 탄생 과정 밝혀

(지디넷코리아=이정현 미디어연구소)붉은 행성인 화성의 독특한 위성 ‘포보스’와 ‘데이모스’가 과거 화성 주변에 접근한 소행성이 파괴되면서 나온 파편으로 형성됐다는 연구 결과가 나왔다.

우주과학매체 스페이스닷컴은 26일(현지시간) 미국 항공우주국(NASA) 에임스연구센터와 영국 더럼대학교 연구진이 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 포보스와 데이모스가 화성에 접근한 소행성 충돌로 생겼다는 연구 결과를 발표했다고 보도했다. 이는 지난 20일 국제학술지 ‘이카루스’에 실렸다.

화성 주위를 공전하는 포모스와 데이모스를 묘사한 그림 (출처=NASA)

NASA 에임스연구센터 제이콥 케게라이스는 "포보스와 데이모스가 탄생한 새로운 방법을 모색하는 것은 흥미로운 일"이라고 밝혔다..

포모스와 데이모스는 울퉁불퉁한 감자를 닮은 소행성처럼 생긴 위성으로 포모스의 가장 넓은 지름은 약 26km, 데이모스는 불과 약 16km에 불과해 아주 작은 위성이다.

그 동안 포보스와 데이모스의 탄생에 대해 의견이 분분했다. 하나는 어떤 소행성이 화성 근처를 지나가다가 중력에 사로잡혀 손상되지 않고 위성이 됐다는 가설과 나머지는 지구의 달처럼 커다란 소행성이 화성에 충돌해 파편들이 궤도로 날아갔고 주위를 돌다가 두 개의 위성이 됐다는 가설이다.

대개 우주 궤도를 지나다 행성에 사로잡혀 주위를 도는 물체의 경우 모행성 주위를 길고 경사진 형태로 돌거나 역행하는 궤도를 지니지만, 포보스와 데이모스는 화성의 적도면과 일치하는 깔끔한 원형 궤도를 가지고 있다. 또, 화성과 포보스와 데이모스의 거리가 각각 약 6천km, 2만3천km로 너무 달라 소행성 충돌로 인한 가설을 설명하는 데도 어려움이 있었다.

화성의 중력에 의해 파괴된 소행성 파편의 경로를 시뮬레이션한 컴퓨터 모델 (출처=NASA/더럼대학)

연구진은 슈퍼컴퓨터를 통해 화성과 소행성 충돌 과정을 소행성의 지름, 회전, 속도 및 화성과의 거리를 바꿔가며 수백 번의 시뮬레이션을 진행했다. 그 결과 소행성이 화성의 중력을 이기지 못해 부서져 버렸고, 이때 생긴 파편 중 절반이 화성 주변에서 고리를 만든 것으로 확인됐다.

일부 파편은 우주로 사라졌지만, 일부 파편은 궤도에서 살아남았고 계속해서 주위를 돌며 충돌을 거듭하며 화성 주변에 남게 됐다. 때문에 고리를 이룬 소행성 파편이 오랜 시간이 지나면서 서로 합쳐져 두 개의 위성이 됐다는 가설에 더 힘이 실리게 됐다.

이 새로운 모델은 화성 주변의 원형 적도 궤도에 포보스와 데이모스가 존재한다는 사실과, 데이모스가 행성에서 비교적 멀리 떨어진 곳에서 형성될 수 있다는 사실을 모두 만족시킨다.

이러한 컴퓨터 시뮬레이션은 태양계 역사 전반에 걸쳐 행성과 소행성, 혜성과 같은 작은 천체 사이의 다른 상호작용을 살펴보는 데에도 적용될 수 있으며, 토성의 고리가 어떻게 형성되었는지 등의 탐사에도 활용될 수 있다고 연구진은 설명했다.

이번 연구결과는 향후 2026년 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 포보스 탐사로 더 자세한 비밀이 밝혀질 것으로 보인다. JAXA는 화성 달 탐사 MMX 우주선을 발사해 포보스 표면에서 샘플을 채취해 지구로 가져올 계획이다.

이정현 미디어연구소(jh7253@zdnet.co.kr)