목성으로 향하는 탐사선 주노(사진=나사 홈페이지)
5년의 비행끝에 목성 궤도에 5일 안착한 미국 나사의 탐사선 ‘주노’는 앞으로 어떤 탐사활동을 주로 하게 될까? 미국 뉴욕타임즈(NYT)는 주노의 주 임무가 물의 존재여부와 목성 핵심부의 구성물질, 금속성 수소의 존재 증명을 탐사하는 것이라고 보도했다.
주노는 앞으로 20개월동안 목성의 북극과 남극을 잇는 궤도를 돌며 목성 표면으로 마이크로웨이브(극초단파)를 쏘아 결과를 분석하고 목성의 중력장과 자기장을 분석하게 된다.
◇ 물 찾기목성에서 물을 찾는 것은 이상하게 보일 수 있지만 이는 과학자들이 촛점을 맞추고 있는 목표다.
이전에 나사는 화성에서 생명체가 살기 적합한 지를 알아보기 위해 물의 존재를 찾았다. 이에 반해 목성은 중력이 매우 크고 방사선도 강렬해 생명체가 살기 힘든 곳이어서 같은 이유로 과학자들이 물을 찾는 것은 아니다.
질문은 “산소가 어디 있느냐?”는 것이다. 목성은 산소를 제외하고 질소와 탄소등 무거운 물질들로 이뤄진 태양보다 더 큰 집합물이다. 산소원자는 수소와 결합해 물분자를 구성하기 때문에 물이 발견되면 산소가 있다는 것을 의미한다.
이를 밝혀내기 위해서 주노는 목성 표면으로 마이크로웨이브를 쏘아서 되돌아 오는지를 관찰하게 된다. 물질에 반사되는 성질을 가진 마이크로웨이브는 물에는 흡수되기 때문에 목성 표면의 온도와 함께 물이 얼마나 있는지를 알려줄 수 있다.
목성과 위성 이오 (사진=나사 홈페이지)
주노가 물을 많이 발견한다면 이는 목성이 현재의 태양계 위치보다 더 먼 곳에서 생성된 뒤 나중에 현재의 위치로 옮겨왔다는 것을 시사한다고 NYT는 전했다.
NYT는 목성이 다른 행성들보다 왜 더 많은 무거운 원소들을 가지고 있는지도 미스테리라며 이를 설명하는 가설은 무거운 물질들을 가진 혜성이 충돌하면서 목성이 이들을 흡수했다는 것이라고 소개했다.
◇ 목성의 중심부를 구성하는 물질목성은 중심부에 암석으로 된 핵을 가지고 있을까? 주노가 중력장을 측정하는 것이 목성 내부에 덩어리가 있는지 알려줄 것이다.
만일 암석성질의 핵이 있다면 과학자들은 태양계 생성 초기에 어떻게 암석체가 만들어졌는지 설명해야 할 것이다. 없다면 목성은 태양이 그런 것처럼 개스 구름의 충돌로 생성된 것으로 볼 수 있다고 NYT는 밝혔다.
주노가 목성의 극지방을 비행하는 개념도 (사진=나사 홈페이지)
◇ 금속성 수소(Metallic Hydrogen)의 미스테리목성은 수소와 헬륨으로 이뤄져 있다. 두 원소는 우주에서 가장 단순하고 흔한 물질이다. 이 두 기체는 식히면 액체상태가 된다. 목성 내부에서 수소는 금속으로 변환되는 것으로 믿어지고 있다. 목성에서 자기장이 관찰되기 때문이다. 주노는 그래서 목성의 자기장을 분석할 계획이다.
과학자들은 지구에서는 금속성 수소를 재창조할 수 없었다. 실험실에서는 두개의 다이아먼드 사이에서 수소를 입방 인치당 수천만 파운드로 압축해본 결과 금속성으로 변하지 않았다.
목성의 내부의 압력은 입방 인치당 수조 파운드다. 목성의 자기장 연구로 과학자들은 이 희귀한 물질의 속성들에 대한 힌트를 얻을 수 있을 것이라고 NYT는 전망했다.