최초로 밝혀진 수성의 신비..."와우~"

픽셀당 250m 사진 매일 전송

태양 바로 옆에 있는 수성의 남극과 북극이 비대칭이란 사실을 아시나요?

미항공우주국(NASA·나사)가 16일(현지시간) 수성의 북극에 근접 비행한 메신저호가 보내온 이전엔 볼 수 없었던 고해상도 수성 북극사진, 크레이터 및 수성의 자력에너지 방사에 기반한 기하학지도 등을 공개했다.

나사의 수성 관측 우주선 메신저(MESSENGER)위성은 수성표면,공간,환경,지질화학탐사(Mercury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging)의 준말이다. 메신저에 실린 기기들은 인류최초로 완전한 수성지질화학,지질역사,환경,자성환경, 플라즈만 환경을 알아내기 위한 모든 조사임무를 수행 하고 있다. 약 3개월 간의 궤도비행을 통해 메신저는 탑재측정기기를 통해 거의 매일 엄청나게 많은 수성의 정보를 전송해 오고 있다.

과학자들은 픽셀당 250미터의 해상도를 자랑하는 이 정밀한 사진을 통해 대기층이 없는 수성의 지각에 예상보다 풍부한 휘발물질과 황이 있음을 알아냈다. 수성의 남극과 북극의 자기장 환경이 서로 달라 수성 남북극의 비대칭을 가져온 것도 알아냈다. 수성의 거대한 평야의 모습은 화산활동이 많은 수성의 지각을 형성했으며 수성의 역사에서 지속되었다는 것을 보여준다.

이로써 1974년 마리너 수성 탐사선이 수성에 에너지 층이 있다는 사실을 발견한 외에 거의 아무 것도 모르고 있었던 인류가 수성에 대해 처음으로 자세하게 알게 됐다.

■수성관련 정보, 이렇게 자세하게 나온 적 없었다.

수성탐사선 메신저는 지난 3월 18일 수성권에 최초로 진입한 탐사선이 됐다. 수만장의 아주 정밀한 사진이 보내져 왔다. 수성 표면의 화학적 구성을 측정한 데이터는 이 행성의 기원과 지질학적 역사를 밝히는데 중요한 역할을 한다.

이 행성의 위상 지도와 자성계는 화성 내부의 역동적 진행과정을 밝혀내는 중요한 실마리를 제공해 준다. 과학자들은 이제 화성 자성층의 에너지입자가 화성자장과 태양풍의 지속적인 상호작용의 결과라는 것을 알게 됐다.메신저는 거의 매일 수성의 사진을 보내온다.

브렛 데네비 존 홉킨스대 응용물리학연구소 과학자는 “침식된 지형의 형태는 이전에 보였던 수성이나 달의 모습과 다른 것”이라고 말했다.

픽셀당 평균 해상도 250미터를 자랑하는 수성듀얼이미지시스템(MDIS)가 이 사진과 함께 컬러기반의 픽셀당 1.2km사진을 찍을 수 있게 했다. 이 기본지도는 최초로 수성을 눈으로 생생하게 볼 수 있게 해 주었다.

거대한 평야의 모습은 논란속에서도 화산활동이 많은 수성의 지각을 형성했으며 수성의 역사에서 지속되었다는 것을 보여준다.

■수성 표면의 구성

메신저에 탑재된 수성의 많은 핵심 비밀을 캐기 위한 2개의 기기가운데 하나인 X레이스펙트로미터(XRS)는 이 수성궤도선의 임무시작때무터 많은 중요한 발견을 해 왔다.

수성의 거대한 지역 표면에서 보여지는 마그네슘/실리콘, 알미늄/실리콘, 그리고 칼슘/실리콘비율은 달과 달라 수성의 표면은 장석성분이 풍부하지 않은 바위위주로 형성돼 있음을 알 수 있었다.

메신저가 보내 온 사진 가운데 가장 멋진 사진은 크레이터 평지였다. 고해상도이미지가 아니었다면 이 특징은 의문으로 남았을 것이었다.

새로운 수성 듀얼이미지 시스템은 픽셀당 10미터의 이미지를 제공한다.

사진은 이 크레이터 구멍이 수백미터에서 수킬로미터에 달하는 바퀴모양의 물질로 둘러싸여 있고 이들은 중앙의 크레이터꼭대개, 봉우리 고리, 크레이터 테두리 등과 연관되어 있는 것임이 드러났다. XRS관측은 또한 수성의 표면에 실질적으로 상당량이 황이 있다는 것을 드러내주었다.

이 발견은 다른 토양을 가진 행성보다 훨씬 산소가 부족할 것이란 점을 말해준다. 이는 또한 수성에서의 화산활동의 본질을 이해하는데 도움을 준다.

메신저의 감마선과 중성 스펙트로미터가 포타슘 및 소륨 방사성 동위원소를 검출해 수성에 이들 원소가 풍부할 것이라는 판단을 내리게 했다.

래리 니틀러 워싱턴카네기연구소 과학자는 “풍부한 포타슘의 존재는 이전에 수성의 구성과 기원에 대한 학설을 바꿔 버렸다”고 말했다.

게다가 추정에 의한 소륨 대비 포타슘의 비율 추정치는 다른 행성의 그것과 같아서 수성이 휘발성이 높아서 수성이 매우 위축되고 있다는 이전의 생각과는 반대의 생각을 갖게 했다.

그는 “우리는 여전히 그 기원에 대해 토론하고 있지만 이들은 상대적으로 유년기이며 수성의 지각에서는 우리가 예상했던 것보다 휘발성물질이 풍부함을 암시하고 있다.

■수성 위상지도와 자기장

메신저에 실린 레이저고도계는 체계적으로 수성의 북반구를 촬영해 지도를 만들고 있다. 200만번 이상의 레이저탐사를 거쳐 수성의 거대규모형태와 지질적 특성이 고해상도로 드러나게 됐다.예를 들어 북극점지역은 낮은 높이의 광범위하고 평평한 지역이다.

지금까지 찍은 위상지도 높이는 지금까지 9킬로미터를 넘는다.

60년전 지구에서 레이더를 쏘아보내 찍은 이미지는 수성의 북극과 남극이 높은 레이더의 반동으로 특징지어졌었다. 이들 북극지역은 물얼음, 그리고 아마도 차갑고 영원히 그림자지역의 충격에 의해 만들어진 크레이터 등으로 구성되었으리라 여겨져 왔다. 메신저의 고도계는 북극 근처에 있는 크레이터의 깊이를 측정함으로써 이러한 생각을 확인해 줬다.

북극과 남극의 비대칭으로 자기장에서 나오는 선이 만드는 기하학적 지도 역시 남극과 북극에서 서로 다르다. 특히 자기장이 행성간의 연계에 노출돼 있는 자기 '폴라캡(Polarcap)'은 남극에서 훨씬 더 넓게 나타난다.

이 충전입자가 수성의 표면에 주는 충격은 이 행성의 수세대에 걸쳐 이뤄진 엷은 대기와 표면물질의 우주날씨형성에 영향을 미치게 된다. 과학자들은 서로 다른 두 극의 자기장 환경이 수성 남북극의 비대칭을 가져온 것으로 추정하고 있다.

■화성에서의 에너지입자 활동 메커니즘은

1974년 최초로 수성에 갔었던 마리너 10호는 최초의 3번째 저궤도 비행을 통해서 수성에는 지구같은 엄청난 자기층이 존재한다는 사실을 발견해 냈다. 4번의 엄청난 입자폭발이 이 당시 비행으로 밝혀졌다. 따라서 그런 강력한 자기장이 2008년과 2009년 메신저에서 발견되지 않은 것이 의문을 낳았다.

하지만 메신저가 수성 븍극을 비행하면서 에너지입자 활동이 거의 시계방향으로 일어나고 있음이 발견됐다. 메신저 참여 과학자 맥너트는 에너지입자스펙트로미터가 이러한 활동이 에 대해 에너지 이온보다는 전자라는 점을 보여주었고 수성 중위도에서 발생하고 있음을 보여주었다고 말했다. 수성에 보다 작은 자성층이 없고, 실질적인 대기층이 없기에 이 에너지전자와 이의 분산은 지구와 다른 영향을 수성에 미친다.

이 에너지 전자발생 메커니즘에 대한 하나의 가능성은 이들 에너지가 두 개의 층, 즉 자장을 따라 거대한 전기층을 가진 플라즈마 구조로 형성돼 있다는 것이다.

또다른 추정은 자장의 급속한 변화에 의해 발생한다는 것이다. 이 과정은 지구에서 발전기에 사용되는 전력을 만들어 내는 원리와 같다. 어느 쪽이든 향후 수개월간 이뤄질 연구를 가속시키게 될 것이다.

솔로몬 박사는 “그동안 아이디어 수준이었던 수성의 모습은 이번 메신저위성의 사진을 통해 처음으로 그 자세한 모습을 찾아 볼 수 있었다”며 “우리의 주된 임무는 향후 3년간 더 계속될 것이며 우리의 목표는 우리 태양계 내부의 가장 가까운 행성이 오랫동안 간직했던 비밀을 벗기는 것”이라고 말했다.