붉은 눈으로 우주를 보며(1)
목성(Jupiter)의 위성에 관해
보이저 1호의 목성촬영(1달동안 찍음)지구는 고독하지 않습니다.
지구에게는 수많은 가족들이 있습니다. 찬란히 빛나는 태양, 우리와 늘 함께하는 달, 아주 멀리서 우리에게 다가오는 혜성까지. 그중, 태양보다는 작지만 우리를 듬직하게 멀리서 지켜주는 가족이 있습니다. 멀리서 날아오는 운석으로부터 우리를 지켜주고 불규칙적인 균형과 조화를 통해 우리에게 또 다른 감동을 선물하는, 붉은 눈으로 우주를 올려다 보는 가족이 있습니다.
바로 목성(Jupiter)입니다.
목성(Jupiter)목성은 태양계 내에서 태양 다음으로 큰 천체입니다.
목성과 그 주위를 돌고있는 갈릴레이 위성들.그렇다 보니 우리가 '샛별'이라고 부르는 금성 다음으로 밤하늘을 환하게 비춥니다. 또한 크기가 크기에 많은 목성을 거느리고 있는데 갈릴레이의 목성 위성의 발견으로 천동설이 틀리다는 것의 증거가 되었습니다.
왜 목성의 위성이 천동설을 반증하게 되었는지, 그리고 갈릴레이가 발견한 네 위성이 무엇인지 살펴보도록 하겠습니다.
목성의 위성이 왜 천동설을 반증하죠?
천동설을 설명하는 그림.천동설은 프톨레마이오스가 주장한 우주관으로 '지구가 우주의 중심이며 모든 천체가 지구를 중심으로 돈다.'
고 프톨레마이오스가 주장하였습니다. 옛날에는 관측기술이 발달하지 않았던 터라 평소에 우리가 감각을 통해 지구는 고정되어 있으며 하늘이 도는 것처럼 느껴졌습니다. 그렇기에 천동설은 현재 우리가 생각하는 '지동설'만큼 당연한 사실이 되었습니다.
그 후, 오랜 기간이 지난 1610년 1월, 갈릴레이는 자신이 발명한 망원경을 통하여 목성을 관측하게 됩니다.
(좌) 갈릴레이가 발명한 최초의 망원경입니다. (우) 갈릴레이의 달 스케치와 목성의 위성 스케치.
그는 자신이 발명한 망원경을 통해 더 넓고 광활한 우주를 여행할 수 있었습니다. 망원경을 통하여 그는
1. 달은 '완벽한 구' 가아니다. 달은 울퉁불퉁하게 되어 있다.( 그 당시만 해도 우주는 완벽한 존재라고 생각하여 완전한 구라고 사람들이 생각했었습니다.)
2. 목성 주위를 도는 네 위성이 존재한다.
를 깨닫게 됩니다.
천동설: 지구가 우주의 중심이며 모든 천체가 지구 중심으로 돈다.
어?
프톨레마이오스의 천동설에 따른다면 목성의 위성 또한 지구를 돌고 있어야 합니다. 그런데 관측을 해보니 목성을 도는 위성이 존재합니다. 그렇게 천동설을 반증하는 결정적인 증거가 나오게 되었습니다. 그렇다면 갈릴레이가 관측했던 목성의 대표적인 4가지 위성을 살펴보도록 하겠습니다.
갈릴레이 위성
왼쪽부터(목성과 가까운 순으로) 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토 입니다.목성에는 67개의 위성이 존재합니다. 그 많은 위성들 중 크기가 큰 위성 4가지가 갈릴레이가 발견하였던 위성들입니다. 각 위성의 이름은 제우스(주피터)가 사랑하던 사람들의 이름을 따서 지었습니다.
목성위성의 상대적 질량비교표위의 표에서 보시다시피 갈릴레이 위성들이 절대적으로 많은 비율을 차지합니다. 갈릴레이 위성을 제외한 나머지 위성들을 다 합친다 해도 갈릴레이 위성에 비한다면 정말 작은 비율만을 차지하고 있습니다.
이오
이오와 내부 상상도. 그리고 제우스가 사랑하던 이오.
이오는 갈릴레이 위성중 가장 목성과 가까이 위치합니다. 이오의 표면에는 400개의 화산이 존재하며 그중 일부는 에베레스트보다 높기도 합니다.(참고로 태양계내에서 가장 높은 산은 화성의 '올림푸스 화산'입니다.) 위성 이오는 용융 상태의 철과 황화 철로 구성된 핵을 규산염이 둘러싸고 있습니다.
유로파
유로파와 내부 상상도. 그리고 소로 변한 제우스가 에 오루페를 태우고 바다를 건너고 있습니다.
유로파는 많은 과학자들이 집중하는 위성입니다. 그 이유는 바로 '액체상태의 물이 존재하기 때문'입니다. 유로파의 표면을 보게 되면 하얗게 얼어있는 물을 볼 수 있습니다. 따라서 표면에는 너무 춥기에 생명체가 살기 척박한 환경입니다. 하지만 행성의 특성 중 하나는 깊이 들어갈수록 온도가 올라가게 됩니다. 그렇다면 어느 지점부터는 얼음이 액체상태가 되는 깊이가 있을 것입니다.(표면에서 100km 정도라고 합니다.)
우리가 외계행성에 생명체가 있는지를 추측할 때, 가장 먼저 고려하는 것이 바로 '액체상태의 물'입니다. 비열이 높아 열을 잘 보존해 줄 뿐만이 아니라 용매 역할, 생명체 구성 등 다양한 역할을 하게 됩니다.
즉, 유로파에 있는 액체상태의 물이 존재하는 층에 외계 생물을 만날 수도 있습니다. ( 유로파에는 선들이 보이게 되는데 쉽게 말하자면 화산활동을 통해 얼음이 녹아 선처럼 보이게 되는 것입니다. 이 선은 나중에 유로파에도 지구처럼 '판 구조론'이 성립하는지를 증명하는 데 사용될 것입니다.)
가니메데
가니메데와 내부 상상도. 그리고 가니메데스
가니메데는 태양계에서 제일 큰 위성입니다.(지름이 5262.4 km) 이 크기는 행성 중 '수성'보다도 큰 크기를 차지합니다. 또한 가니메데는 위성 중에 유일하게 자기권을 가지고 있습니다.
가니메데의 자기권을 가시화한 그림.자기권은 액체상태의 핵의 대류현상으로 인해 나타나게 되는데 이때, 마찰로 인해 유도전류가 흐르게 됩니다. 이에 따라 유도전류는 자기장을 생성시켜 자기권이 형성되게 됩니다. 이와 비슷한 원리로 지구도 자기권이 형성되게 되는데 이 이론을 '다이나모 이론'이라고 합니다.(아직 법칙이 아닌 이론이므로 완벽하게 입증된 사실은 아닙니다.)
가니메데는 주로 규삼암과 얼음으로 구성되어 있는 것으로 생각됩니다. 소금물 바다는 가니메데의 표면 약 200km 밑에 존재하는 것으로 생각되며, 얼음층 사이에 존재합니다. 그리고 가니메데에는 얇은 산소 대기층이 존재합니다.
칼리스토
칼리스토와 내부 상상도. 그리고 칼리스토
칼리스토의 크기는 거의 수성과 비슷하지만 질량은 수성의 1/3밖에 되지 않습니다. 칼리스토는 대부분 암석과 얼음으로 이루어져 있고 내부에 액체상태의 물이 존재하여 외계 생명체가 있을 수도 있습니다. 또한 칼리스토에는 태양계내에서 가장 오래된 운석 충돌 구를 가지고 있습니다.
각 위성들의 표면. 모두 각각의 특징이 있습니다.
보이저1호가 촬영한 목성과 목성의 위성제가 생각하기에 아름다움이란 단순히 혼자서 보여주는 아름다움보다는 조화, 공존을 통해 발생하는 아름다움이 더 아름답다고 생각합니다. 캐플러의 조화의 법칙처럼, 위성들의 불규칙적이지만 그 속에서 생기는 조화의 아름다움, 만유인력... 우리가 보는 우주는 일부에 불과하지만 우리는 수 많은 감동을 느낄 수 있습니다. 즉, 끝없는 우주 속에는 끝 없는 아름다움이 존재할 것입니다.
'아름다움'이라는 감정을 느끼고 싶다면, 별이 쏟아지는 하늘을 보세요. 그리고 그 속에서 규칙을 찾아보세요. 그것이야말로 제가 느끼고 싶은, 나누고 싶은 '아름다움'입니다.- 천문학자 소년-
안녕하세요, '천문학자 소년'입니다. 드디어 수능이 끝나 저가 원하는 천문학 관련 공부나 활동을 더욱 심도 있게 할 수 있게 되었습니다! 오랜 기간 동안 기다려 주신 독자분들께 다시 한 번 감사드리며 다음은 목성 그 자체의 특징, 대적점이라는 주제를 가지고 돌아오도록 하겠습니다. 그럼 SEE YOU SOON!
