과학이슈 하이라이트 Vol.06 태양계와 지구

펴내는 글 004

[ I ] 태양계의 형성
행성은 어떻게 만들어졌나 010

[ II ] 태양계 식구들
1. 태양계 탐사선 018
2. 태양
(1) 태양은 우리에게 무엇인가? 022
(2) 수명 100억 년의 거대한 핵융합로 028
3. 수성
수성의 이력서 034
4. 금성
(1) 지옥에서 발견한 오렌지색 하늘 040
(2) 두꺼운 베일 벗은 여신의 누드 044
5. 지구
우리의 고향, 지구 048
6. 화성
(1) 화성 생명체를 찾아나선 바이킹 054
(2) 화성 북극에서 얼음 찾았나? 058
(3) 520일간 떠나는 모의 화성 여행 064
7. 목성
(1) 살아 꿈틀거리는 미니 태양계 072
(2) 목성 탐사선 갈릴레오가 남긴 것 076
8. 토성
(1) 얼음 목걸이 두른 태양계의 꽃미남 084
(2) 태양계 타임캡슐 토성에서 무엇을 발견했나 088
9. 천왕성
(1) 누워서 태양계 누비는 푸른 공 092
(2) 천왕성 발견자 윌리엄 허셜 096
10. 해왕성
태양계 최대 강풍 부는 극한지대 102

[ III ] 위성과 소행성
1. 달
(1) 달 탄생 유력한 시나리오 대충돌설 108
(2) 월석에 간직된 잔류자기 미스터리 114
2. 목성의 위성
목성 4대 위성과 형제들 120
3. 토성의 위성 타이탄
메탄비 내리는 오렌지빛 원시지구 128
4. 소행성
(1) 최초의 소행성 세레스 발견의 비화 134
(2) 작전명 돈키호테! 소행성을 막아라 138
5. 퇴출된 명왕성
명왕성 퇴출! 행성이 뭐기에? 144
6. 혜성
(1) 태양계의 냉동창고, 카이퍼 벨트 150
(2) 소행성이 혜성으로 변신한다고요? 156

[ IV ] 태양계 최후의 날
50억 년 뒤 100배 커진 태양에 먹힌다? 162

[ V ] 제2의 태양계는 있을까
태양계 내 또다른 종족의 자취 170
우주 끝까지 외계행성 찾는다 176

해설 184
필진 및 사진 출처 190

태양과 행성이 어떻게 형성됐는지를 설명하고, 이를 통해 현재 천체의 운동을 이해하려는 시도는 꾸준히 있었다. 이에 대해 최초로 과학적 설명을 한 사람은 철학자 엠마뉴엘 칸트다. 뉴턴의 역학에 심취했던 칸트는 ‘일반 자연사와 천체이론’이란 제목의 학위논문을 쓸 정도로 천문학에 관심이 많았다. 그는 1755년에 뉴턴의 만유인력법칙을 적용해 태양계가 어떻게 형성됐는가를 보이는 성운설을 제안했다.
태양계의 형성

고대 그리스의 아리스타르코스는 기원전 270년경 처음으로 태양까지의 거리를 계산했다. 그는 태양까지의 거리가 적어도 수백만km 이상이어야 하고 태양의 지름은 지구 지름의 7배쯤이라고 결론 내렸다. 아리스타르코스의 계산은 비록 오늘날 얻은 값과 비교하면 터무니없었지만, 그는 이 과정에서 당시 사람들의 일반적인 생각과는 달리 지구가 태양의 둘레를 돈다는 사실을 깨달았다. 하지만 그의 계산과 주장에 귀를 기울이는 사람은 없었고, 그의 주장은 곧 잊혀졌다.
왜냐하면 지구의 운동은 느낄 수 없었고, 사람들은 태양이 완전한 천상계에 속한다고 굳게 믿었기 때문이다. 태양은 숭배의 대상일 뿐 탐구의 대상일 수 없었다. 달 아래의 지상계는 변화하는 불완전한 세계였지만 천상계는 변화가 없는 완전한 세계였다. 그 천상에서 태양은 완전성을 보여 주는 신의 모습이었다.

완전한 세계, 태양

1959년 레이더 관측 장비가 동원되자 혼란스러운 정보가 나왔다. 구름을 뚫고 나온 전파의 잡음은 금성 표면이 매우 뜨겁다는 사실을 뜻했기 때문이다. 하지만 대부분의 과학자들은 표면이 아니라 대기가 뜨겁다는 식으로 관측 결과를 받아들이지 않았다. 당시 미국 시카고대의 젊은 과학자인 칼 세이건은 이산화탄소에 의한 온실효과를 이론으로 제시하며 뜨거운 금성의 모습을 주장했으나, 이런 주장은 SF소설 정도로 여겨졌다. 금성에 대한 최초의 우주탐사는 1961년 옛 소련이 시작했지만, 탐사선의 성능이 변변치 못했던 탓에 1965년까지 14회의 시도가 무위로 돌아갔다. 이 틈에 어부지리로 미국이 금성 탐사에 최초로 성공했다. 1962년 마리너2호가 발사 4개월 뒤, 무사히 금성에 근접해 간접적으로 금성의 온도를 측정했던 것이다. 결과는 놀랍게도 400℃ 이상. 하지만 옛 소련 과학자들은 이 결과를 받아들일 수 없었다. 옛 소련은 자체 관측으로 금성의 온도가 60~80℃ 정도이며 기압은 지구의 5배를 넘지 않을 것으로 예상했다. 심지어 석유의 바다로 덮여 있을 것에 대비해 가라앉지 않는 착륙선을 설계하기 시작했다. 이렇게 제작된 베네라4호는 1967년 금성 표면에 착륙을 시도하며 신호를 보내왔다. 측정한 최고 온도는 270℃였다.
뜨거운 지옥 행성