빅뱅에서 인류까지 21 형제(행성)들 ⑦-⑥ 토성

지구촌 어린이들의 영원한 친구 - 토성

토성은 태양계에서 두 번째로 큰 행성이다. 지름이 지구의 10배 정도이며, 크기에 걸맞게 질량은 지구의 100배 가까이 이른다. 그리고 토성은 목성과 마찬가지로 거대한 가스 행성이다. 목성이 그러하듯 토성 또한 중심부인 핵은 암석으로 이루어져 있으며, 핵의 바깥쪽을 액화 수소가 감싸고 있고, 다시 그 바깥쪽을 수소와 헬륨 가스가 감싸고 있다. 하지만 가스 행성으로서의 토성의 이런 특성은 별반 중요하지 않다. 우리에게 더욱 특별하게 다가오는 뭔가가 있어서다. 고리 이야기다. 감성이 아로새겨진 고리로 우리에게 다가오는 아름다운 행성, 토성을 만날 차례다.

토성은 어느 행성도 가지지 못한 토성만의 감성이자 존재감인 ‘고리’를 두르고 있다. 다른 가스형 행성인 목성, 천왕성, 해왕성도 고리가 있긴 하지만 토성의 고리에는 비할 게 못 된다. 토성의 고리는 토성 자신의 상징이 되어 줄 뿐 아니라, 먼 이웃인 지구의 어린이들에게까지 우주와 별나라의 상징이 돼 주어 왔다.

토성의 고리는 폭이 7만 킬로미터다. 지구 지름의 5.5배에 해당하는 거리다. 고리의 지름은 30만 킬로미터에 이르는데 이는 자그마치 지구에서 달까지 거리의 4분의 3에 해당하는 거리이기도 하다. 반면 고리의 두께는 몇 백미터 정도에 불과하다. 토성의 고리는 한 번씩 지구의 관측자 시선과 수평이 될 때가 있는데, 이때는 얇은 두께 때문에 토성의 고리가 보이지 않게 되기도 한다. 토성의 고리는 한때 하나의 원반으로 인식되었지만, 토성을 탐사한 보이저호와 카시니호에 의해 그 원반이 수만 개의 작은 고리로 이루어져 있다는 것과 또 그 고리가 작은 입자들로 이루어져 있다는 것이 밝혀졌다. 고리의 입자는 주로 얼음과 돌로 구성되어 있는데 모래 알갱이 만한 것에서부터 버스 만한 것까지 다양한 크기로 이루어져 있다.

토성의 고리의 기원은 명확하게 밝혀지지 않고 있다. 몇 가지 가설이 있기는 하지만 고리의 기원은 아직까지 궁금증에 쌓여 있다. 태양계가 형성될 당시 태양이나 행성이 채 되지 못한 미행성들의 잔해라는 설, 토성의 중력으로 와해된 위성 또는 근처를 지나던 혜성이 토성의 중력에 포획되는 과정에 부서진 잔해라는 설 등 두 가지 주요 가설이 있지만 어느 것도 정설로는 자리잡지 못하고 있다. 목성 탐사선 카시니로부터 토성과 고리에 관한 많은 자료를 받아 왔지만 고리에 드리워진 베일을 완전히 걷어내지는 못하고 있는 상태다.

<토성> 미국과 유럽이 공동으로 쏘아올린 카시니-하위헌스호가 찍은 사진

우리 인간은 무던히도 외계 생명체와의 만남을 고대해 왔다. 생명 희구(希求, 바라고 구함)의 본능이라도 있는 것처럼 말이다. 화성을 비롯해 생명체의 존재 가능성이 조금이라도 있는 곳이라면, 그것을 확인하기 위해 아낌없이 열정을 쏟아붓고 있다. 심지어 언젠가 태양계 바깥을 여행하게 될 보이저 2호에는, 혹시 모를 외계의 지적 생명체와의 만남에 대비해 그들에게 보내는 인류의 메시지를 미리 담아 두기도 했다. 그러던 중 어느 곳보다도 생명체가 존재하고 있을 가능성이 높은 곳을 하나 찾아냈다. 토성의 위성 타이탄(Titan)이 주인공이다. 토성의 274개 위성 중 하나이자 지름이 5,150킬로미터로 토성 최대의 위성이기도 한 타이탄은 지구와 흡사한 면모를 많이 지니고 있다. 타이탄의 생명체 존재 여부를 확인하기 위해 발사한 하위헌스호의 탐사 결과 타이탄이 질소로 이루어진 1.5기압의 대기를 가져 있다는 것과, 타이탄의 대기 중에는 질소 외에도 메탄, 에탄, 에틸렌, 일산화탄소, 이산화탄소 등의 탄소화합물과 수증기가 있다는 점이 확인하였기 때문이다. 토성의 궤도를 돌던 카시니호의 관측을 통해서는 타이탄의 극지방에 메탄 호수가 존재하고 있다는 것도 확인하였다. 물과 탄소의 존재는 타이탄의 생명체 존재 가능성을 강하게 시사한다. 이런 이유로 태양계의 수많은 위성 중에서도 타이탄은 인간들로부터 유독 많은 관심과 사랑을 받고 있다.

다시 토성으로 돌아와 보자. 토성에 대한 뒷이야기도 빼놓을 수 없다. 토성은 인간이 맨눈으로 볼 수 있는 가장 멀리 있는 행성이다. 그리고 토성도 엄청나게 크고 육중한 체구를 지니고 있지만, 목성보다 조금 늦게 생성된 탓에 목성만큼 커지지는 못했다. 주변 물질들을 목성에게 뺏겨 버렸기 때문이다. 토성은 밀도가 0.687g/㎤로 물보다 낮다. 만약 지구가 엄청나게 커서 토성을 담을 수 있는 호수만 있다면, 토성은 그 호수 위에 둥둥 떠 있을 것이다. 토성의 위치는 지구와 태양 간 거리의 열 배쯤 되는데, 태양의 밝기는 지구의 1% 정도로 줄어든다. 그리고 토성은 엄밀하게 말해서 구형이 아니다. 눌린 공모양이다. 적도의 지름이 극지방의 지름보다 10퍼센트나 긴데, 가스 행성인데다 빠른 자전과 그에 따른 원심력의 영향 때문이다.

목성이 그러했듯 토성도 미니 태양계를 이루고 있다. 274개나 되는 위성들을 건사하고 있을 뿐 아니라, 토성의 고리가 태양계 생성 당시의 원시행성계 원반 역할까지 하고 있기 때문이다. 여하튼 머리에 근사한 왕관을 두르고 있는 토성은 태양계의 꽃미남이라 하겠다.

<태양계의 형제들 ⑦-⑦ 천왕성, 해왕성 편으로 이어집니다>