KISTI의 과학향기

8월 3일 미국은 30년 만에 다시 수성 탐사를 시작하였다. 1974년부터 1975년까지 매리너 10호가 세 차례에 걸쳐 수성 옆을 지나면서 수성을 촬영한 것이 그 동안 우리가 수성에서 얻은 자세한 정보의 전부였다. 당시 매리너 10호는 수성 표면의 약 45%에 대한 사진 촬영을 성공하여 1000여 장의 사진을 지구로 전송하였다. 옆의 사진이 바로 매리너 10호가 촬영한 사진들을 합성한 것이다. 중간에 이상하게 보이는 부분과 그 뒷면은 아직까지 촬영되지 못한 부분들이다. 그로부터 30년, 인류는 그 동안의 기술력의 한계를 극복하고 다시 수성 탐사에 도전하게 된 것이다. 수성 탐사선의 이름은 ‘메신저(Messenger)’, 전령사이다. 여기에는 여러 가지 의미가 있다. 수성을 뜻하는 ‘머큐리(Mercury)’는 로마 신화에 나오는 전령의 신이다. 수성은 행성 중 태양의 중력을 가장 많이 받기 때문에 가장 빨리 움직인다. 따라서 수성 탐사선도 수성과 같이 부지런히 움직여야 한다는 의미로 메신저가 나왔다.메신저의 또 다른 의미는 메신저의 과학적 연구 임무인 ‘Mercury Surface, Space Environment, GEochemistry, and Ranging(수성 표면, 우주환경, 우주화학, 탐지)’의 약자라는 것이다.

수성은 지구로부터 1억 Km에 위치해 있는 가까운 내행성이다. 그러나 메신저가 수성 궤도에 안착하기까지는 앞으로 7년에 가까운 시간이 걸린다. 그렇게 오랜 시간이 필요한 이유는 무엇일까?

우주선을 수성 궤도에 접근 시기키 위해 가장 힘든 부분은 태양의 중력을 뚫고 무사히 수성으로 접근 시키는 것이다. 지구 안쪽에 위치한 행성들은 바깥 쪽의 행성들과 달리 위성, 즉 달을 갖지 못한다. 이것은 태양의 강력한 중력이 다른 천체를 모두 빨아들이기 때문이다. 따라서 탐사선이 태양 중력을 뚫고 수성 궤도에 바로 안착하는 것은 거의 불가능한 일이다. 지금 인류는 자연도 하지 못한 수성의 인공 달을 만들려고 하는 것이다.



메신저는 7년 가까운 시간 동안 서서히 태양의 중력을 피해가며 수성에 접근한다. 이 기간동안 메신저는 실제 지구와 수성의 79배에 달하는 79억Km를 비행하며 태양을 15번이나 공전하게 된다. 메신저의 주 에너지원은 태양광이다. 하지만 수성 궤도에 접근하기 까지 지구와 금성 그리고 수성 주위를 지나면서 행성들의 중력을 이용하게 된다.

메신저는 발사 일년 후에 지구 근처를 지나게 된다. 이때 지구의 중력이 메신저를 잡아당기게 된다. 메신저는 여기서 힘을 받아 가속을 하게 된다. 그리고 조금 시간이 지나면 지구의 방향은 메신저의 진행 방향에서 옆으로 비껴가게 된다. 메신저는 2006년 10월과 2007년 6월에는 금성 옆을 지나면서 금성에서 힘을 받게 된다. 그리고 다시 2008년부터 2009년까지 세 차례에 걸쳐 수성 곁을 지나며 수성의 중력으로 가속하게 된다.

이런 과정을 거쳐 메신저는 서서히 태양 안쪽으로 공전궤도를 줄여가면서 2011년 3월 수성의 위성이 되는 것이다.



태양의 강력한 중력을 피해 메신저는 수성까지 멀고 먼 길을 서서히 아주 조금씩 돌아가는 것이다. 메신저의 수성 탐사로 여러 가지 중요한 비밀들이 밝혀질 것이다.

수성 지각의 구조와 성분, 수성의 지질학적인 역사, 수성의 아주 엷은 대기의 성질, 수성의 자기권, 그리고 수성 핵과 극지 물질 구조에 대한 자세한 정보가 얻어질 것이다. 태양계에서 가장 밀도가 높은 행성인 수성은 65%가 철 성분의 핵으로 이루어져 있다. 수성은 왜 주로 철로 만들어졌을까? 또 수성이 지구 이외에 유일하게 강한 자기장을 갖는 내행성이 된 이유는 무엇일까? 또 태양에 가장 가까이 위치하여 낮 시간의 온도가 섭씨 450도 이상인 수성에서 극지방에 얼음같이 것이 보이는 이유는 무엇일까? 메신저의 탐사로 이런 의문들의 상당부분이 밝혀질 것이다. 물론 메신저는 수성 전체의 자세한 이미지를 최초로 촬영하게 될 것이다.



인류는 화성과 금성 탐사를 통해 지구와 같이 딱딱한 표면을 갖는 행성들의 형성 과정에 대한 새로운 이론과 흥미로운 자료들을 얻어내었다. 그리고 이제 그 마지막으로 수성의 탐사를 진행시키려는 것이다. 메신저의 탐사가 무사히 성공하여 수성의 멋진 모습을 볼 수 있길 기대해 본다. (글:이태형-과학칼럼리스트)