아름다운 고리와 위성의 행성 : 토성(Saturn)

 토성은 태양계에서 여섯 번째로 멀리 떨어져 있는 행성으로 아름다운 고리를 가지고 있는 것으로 유명합니다. 오늘은 토성에 대해 몇 가지 흥미로운 사실들을 알아보도록 하겠습니다.

토성의 크기와 구성

 토성은 지름이 약 120,536Km로 태양계에서 목성 다음으로 가장 큰 행성입니다. 그러나 질량은 가장 가볍고 밀도가 낮은 가스 행성입니다.   흔히들 토성은 물에 띄워진다고 하지만 토성은 물에 띄워지는 성질이 아니고, 밀도만 따지자면 그렇다는 것입니다. 토성을 담을 정도의 물은 액체 상태를 유지할 수 없습니다.

 표면 온도는 섭씨 영하 180도씨를 기록하고 있는데, 온도가 낮은 이유는 태양과 너무 멀리 떨어져 있기 때문으로 지구가 태양으로부터 받는 열량의 100분의 1 밖에 받지 못하기 때문입니다. 이 추위 때문에 토성에서 암모니아는 물론 메탄 등이 얼어 고체 형태로 존재합니다. 때문에 토성의 대부분은 수소와 헬륨으로 이루어진 두꺼운 대기층을 가지고 있습니다. 토성 표면에도 목성과 비슷한 가로줄 무늬와 반점들이 있습니다. 이것은 자전주기가 빨라 대기의 격렬한 흐름과 소용돌이 때문에 나타나는 것입니다.

 토성의 육각형 구름

  토성의 북극에는 육각형으로 회전하는 구름이 있습니다. 이 현상은 토성의 북극 기류와 대기 조건에 의해 형성되며, 주변 대기와는 다른 패턴을 보여줍니다. 1980년대 보이저 호의 관측에 의해 발견된 뒤 토성의 공전주기로 인해 관측이 불가능했다가 약 30년뒤 카시니 호에 의해 다시 발견되었습니다. 구름이 차지하는 영역은 지구의 두 배 정도의 크기이며 그  속에서 제트류가 초속 100m정도로 회전하고 있는 것으로 추측됩니다.

 

 토성의 고리

 토성은 태양계 행성 가운데 매우 멀리 있는데도 불구하고 고리가 있기 때문에 밝은 빛으로 빛나며 수성보다도 밝게 빛을 냅니다. 목성과 모든 면에서 아주 비슷하지만 아름다운 고리로  사람들의 시선을 사로잡습니다. 

 토성에 대한 연구는 1610년 갈릴레이에 의해 본격적으로 시작되었으며 그는 처음에 토성의 고리를 보고 토성의 귀, 혹은손잡이라고 부르기도 했습니다. 그러나 1659년 네덜란드의 천문학자 호이겐스에 의해 그것이 '고리'이고 토성에 붙어 있지 않고 떨어져 있다는 것이  밝혀졌습니다. 그 후 이탈리아의 천문학자 카시니가 토성의 고리를 자세히 관측해보니 하나가 아닌 여러개로 이루어져 있으며 고리 사이에 검은 선으로 보이는 거대한 간격을 찾아냈습니다. 이 간격이 바로 '카시나 간극'입니다. 

 토성의 고리는 수 없이 많은 아주 작은 얼음 조각과 먼지로 이루어져 있습니다. 이런 물질들은 토성이 생성된 뒤 남은 물질들로 추측됩니다. 이 고리의 정확한 기원은 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 주로 토성의 중력과 위성들의 상호작용으로 인해 형성되었다고 여겨집니다. 고리는  A,B,C,D,E와 같은 여러 개의 구역으로 나눠집니다. 이 구역들은 고리의 밀도, 조성 및 먼지의 특성에 따라 구분됩니다. 다만 도대체 어떻게 이 고리가 45억년 이상 유지될 수 있었는지 설명하기는 어렵습니다. 

 토성의 고리는 적도면에 자리잡고 있고 토성 표면에서 7~14만 Km까지 뻗어나 있습니다. 토성의 고리 두께는 약 7만 Km에 이르며 한 개의 작은 고리 두께는 50m에 불과합니다. 

 토성의 고리는 태양계에서 가장 아름다운 풍경 중 하나입니다. 이 고리는 아직 많은 수수께끼와 연구가 필요한 주제이지만, 지속적인 탐사와 연구를 통해 우리는 그 구성과 형성 메커니즘에 대한 더 많은 이해를 얻을 수 있을 것입니다.

 

 토성의 위성

 토성은 145개의 위성을 가지고 있고 공식적으로 이름이 붙여진 위성은 63개입니다. 대부분 얼음 덩어리로 구성되어 있으며 일부 암석도 군데군데 섞여 있습니다. 토성의 위성들은 각각 독특한 특징과 흥미로운 지형을 가지고 있습니다. 여러 위성들 중 잘 알려진 몇 개의 위성들을 소개해 드리겠습니다.

 타이탄

  타이탄은 토성의 가장 큰 위성중 하나로 태양계에서 두 번째로 큰 위성입니다. 질소와 메탄으로 이루어진 두꺼운 대기를 가지고 있으며 이 대기는 지구의 대기와 유사한 구성을 가지고 있습니다. 타이탄의 지표는 강, 호수, 바다로 이루어진 지형을 가지고 있는데 우리가 알고 있는 지구의 지형과 유사합니다. 타이탄의 지형을 조사하기 위해 카시니-히윗 탐사선이 보내어 졌으며, 이 탐사선은 타이탄의 지표와 대기를 상세하게 조사했습니다.

 또한 태양계에서 가장 추운 온도를 가진 곳 중 하나입니다. 이러한 추운 온도 때문에 타이탄의 지표에는 액체 메탄, 에탄, 프로판 등이 존재합니다. 타이탄은 지구와 유사한 분위기를 가지고 있어 타이탄의 지구과학 연구는 지구의 기후변화와 관련된 연구에도 큰 도움을 주고 있습니다. 

 인셀라드스

  토성의 작은 위성 중 하나로 얼음으로 덮인 표면과 활발한 지구력 활동으로 유명합니다. 이 위성은 토성의 반경 내에서 가장 밝은 표면을 가지고 있습니다. 인셀라드스는 물결 모양의 구조물과 많은 크레이터를 가지고 있습니다. 특히 남극 지역에서는 지구력 분출 현상이 관찰되어 수증기와 얼음 입자가 높은 고도로 분출되는 것으로 확인 되었습니다. 이러한 분출은 인셀라드스의 표면에 얼음 강, 분수작용, 갈라진 지형 등을 형성합니다.

 인셀라드스의 분출 현상은 카시니 - 히윗 탐사선에 의해 상세하게 관측되었으며 탐사선은 인셀라드스의 분출 구조물에서 수증기와 물 입자를 직접 탐지하고 분석했습니다. 이러한 연구 결과는 인셀라드스에 지구와 유사한 환경이 존재할 수 있다는 가설을 제기하였고 인셀라드스는 태양계 내에서 생명의 잠재적인 조건을 가지고 있는 천체 중 하나로 간주됩니다. 

 미마스

  미마스는 토성의 내부에 위치한 작은 위성으로 대부분 얼음으로 덮인 표면을 가지고 있으며 토성에서 가장 밝은 표면을 가진 위성 중 하나입니다.특히 크레이터인 히게시우스 크레이터로 유명합니다. 이 크레이터는 미마스의 표면에 크고 깊은 구멍으로 파인 형태를 가지고 있어 "데스스타"로 비유되기도 합니다.  히게시우스 크레이터는 미마스의 표면에서 돋보이는 특징으로 미마스의 지구력 작용으로 인해 형성되었다고 여겨집니다. 

 

마치며

 토성은 아름다운 고리와 많은 위성들로 유명한 행성으로 우주 탐사와 천문학 연구에 많은 관심을 불러 일으킵니다. 토성의 연구를 통해 우리는 태양계의 형성과 진화에 대해 더 깊이 이해할 수 있습니다.