지난 10년 간 태양계 행성들 이렇게 변했다 [우주로 간다]

허블 우주망원경, 목성·토성 등 변화 관측

지난 10년 간 미국 항공우주국(NASA)은 허블 우주망원경 외행성대기탐사프로그램(OPAL))을 가동하며 태양계 행성들을 관찰해왔다.

우주과학매체 스페이스닷컴은 NASA OPAL 팀이 미국 워싱턴 DC에서 열리는 미국 지구물리학회(American Geophysical Union, AGU) 12월 회의에서 지난 10년 간의 연구 성과를 발표할 예정이라며 간략한 내용을 보도했다.

목성

2015년부터 2024년까지 허블이 촬영한 목성 사진 (출처=NASA, ESA, Amy Simon(NASA-GSFC), Michael H. Wong(UC 버클리), 이미지 처리=Joseph DePasquale(STScI))

목성은 태양계에서 가장 큰 행성으로, 목성의 대기 가스는 구름 꼭대기 아래 수만 마일 떨어진 중심부까지 휘몰아 친다. 목성은 표면에 있는 붉은 소용돌이인 대적점으로도 유명한데, 대적점은 지구의 거의 3배 크기에 가까운 태양계에서 가장 큰 폭풍이다.

목성의 태양 공전 주기는 12년으로, OPAL은 지난 10년 간 거의 목성 1년에 해당하는 계절을 관측할 수 있었다. 그 기간 동안 대적점의 크기와 모양, 목성을 감싸고 있는 띠의 대기에서 주목할 만한 변화가 관측됐다.

NASA에 따르면, 목성의 기울기는 3도에 불과해 공전하는 동안 대기 변동성은 약 5%에 불과해  계절 변화가 미미한 편이다. 반면에 지구의 기울기는 약 23.5도로 목성과 비교하면 계절 변화가 심한 편이다.

토성

토성 이미지는 여러 필터의 실제 데이터를 육안으로 인식할 수 있는 빨강•초록•파랑 색상에 매핑한 것이다. 각 필터 조합은 구름 고도나 구성의 미묘한 차이를 강조한다. (출처=NASA, ESA, Amy Simon(NASA-GSFC), Michael H. Wong(UC Berkeley), 이미지 처리= Joseph DePasquale(STScI))

토성은 태양을 공전하는 데 목성의 2배 이상 걸려 공전 주기는 29년이다. 또 목성에 비해 훨씬 더 가파른 26.7도로 기울어져 있어 계절적 변화가 더 큰 편이다. OPAL은 10년간의 관찰을 통해 계절에 따른 토성 대기의 색상 변화와 구름 깊이를 추적했다.

허블은 또한 토성에서 찾기 힘든 어두운 ‘고리 스포크’(ring spoke)를 관찰할 수 있었다. 1980년대 NASA 보이저 탐사선이 발견한 이 어두운 고리는 토성을 두 세 바퀴 도는 동안만 지속된다. 허블 덕분에 천문학자들은 이제 이 고리가 계절에 따라 움직이는 현상이라는 것을 알게 되었다.

 천왕성

허블 우주 망원경이 2022년에 촬영한 천왕성의 밝은 극관 (이미지 출처: NASA/ESA/STScI/A. Simon(NASA-GSFC)/MH Wong(UC 버클리)/J. DePasquale(STScI))

천왕성의 태양 공전 궤도 주기는 무려 84년이며 기울기는 거의 옆으로 누워있다. 지난 10년간 허블은 천왕성의 북반구가 태양을 향해 천천히 기울어지는 모습을 관측했다. 태양 주위를 천천히 공전하는 동안 천왕성의 북극을 덮고 있는 커다란 구름인 ‘극관’(polar cap) 2028년 여름 지점에 가까워지면서 밝기가 밝아진 것을 관측할 수 있었다.

해왕성

허블은 2021년 9월 해왕성의 어두워진 북반구와 암흑점 폭풍을 포착했다. 암흑점 폭풍은 2018년 허블이 처음 발견한 이후 행성 주위를 따라 이동해 왔다. (출처=NASA, ESA, A. Simon(NASA-GSFC), MH Wong(UC 버클리), 이미지 처리=A. Pagan(STScI))

2018년 해왕성 대기에서 지구 대서양 크기의 거대한 검은 반점 형태의 폭풍이 발견됐다. 허블은 이 폭풍이 해왕성 적도 방향으로 사라질 때까지 추적했다. 2021년에는 또 다른 검은 반점 형태의 구름도 발견했다. OPAL 데이터를 사용하여 과학자들은 해왕성 구름의 행동이 11년 태양 주기와 연결되어 있다는 것을 알아낼 수 있었다고 연구진은 설명했다.