목성의 위성에서 생명체 서식 가능성 찾는다...탐사선 13일 발사

유럽우주국 목성 얼음 위성 탐사선 ‘주스(JUICE)’ 발사
6억 km 날아 8년 후부터 조사

목성 얼음 위성 탐사선(JUICE·주스)가 목성과 주위 3개 위성을 탐사하는 모습을 그린 상상도. /ESA

 

목성 얼음 위성 탐사선(JUICE·주스)가 목성과 주위 3개 위성을 탐사하는 모습을 그린 상상도. /ESA

 

 

유럽우주국(ESA)은 13일 오전 8시 15분(현지 시각) 남미 프랑스령 기아나 쿠루 우주기지에서 아리안스페이스의 아리안 5 발사체에 목성 얼음위성탐사선(JUICE˙주스)을 실어 쏘아 올린다고 밝혔다.

주스는 앞으로 8년간 타원궤도로 태양 주위를 돌며 중력 도움을 받아 목성까지 약 6억km를 날아갈 예정이다. 2031년부터 목성의 위성인 유로파를 2차례, 칼리스토를 12차례 근접해서 돌며 각종 관측 임무를 수행하게 된다. 주스는 그 뒤 목성의 또 다른 미지의 위성인 가니메데로 날아가 남은 임무를 수행할 예정이다.

주스가 향할 목성의 세 위성은 목성 주위를 돌고 있는 위성 92개 가운데 가장 큰 위성으로 분류된다. 가장 먼저 도착할 유로파는 오랫동안 생명체가 생존하는데 필요한 적합한 조건을 가졌을 것으로 평가돼 왔다. 유로파는 지름이 3122km에 이르는 비교적 큰 위성인데 얼음 표면 아래 액체 상태의 바다가 있을 것으로 추정되고 있다. 이보다 큰 칼리스토는 지름이 4820km로 달보다 훨씬 크고 유로파처럼 얼음 아래 바다가 있을 것으로 과학자들은 보고 있다.

상대적으로 가니메데는 그동안 두 위성보다 별로 주목받지는 못해왔다. 가니메데는 지름이 5200km에 이르는 위성으로 수성이나 왜소 행성인 명왕성보다 더 큰 태양계에서는 가장 큰 위성으로 분류된다. 미국항공우주국(NASA)에 따르면 가니메데에는 지구 표면의 모든 물보다 더 많은 물이 지하에 소금물 형태로 있을 것으로 추정된다. 과학자들은 가니메데에는 바다가 마치 샌드위치처럼 얼음과 번갈아 가며 여러 겹으로 쌓인 형태로 존재할 가능성도 크게 보고 있다. 특히 가니메데는 자체 내부 자기장을 생성하는 태양계의 유일한 위성이라는 점도 주목된다.

올리버 위타세 ESA 연구원은 “가니메데가 유로파보다 큰 위성이고 잠재적으로 내부에 많은 물과 자기장이 있다는 점에서 풀어야 할 숙제가 많다”며 “목성 주변에 거주 가능성이 있는 장소를 물색하는데 가니메데도 주요 후보로 볼 수 있다”라고 말했다.

유럽우주국(ESA)의 목성얼음위성탐사선(JUICE)가 13일 오전(현지 시각) 남미 프랑스령 기아나 쿠루 우주기지에서 아리안5 로켓에 실려 8년간의 장도에 오른다. /ESA

주스 탐사선은 발사될 때는 가로 4.09m, 세로 2.86m, 높이 4.35m로 소형 승합차보다 조금 큰 형태를 띤다. 하지만 목성 궤도에 도착해 양쪽의 두 개의 큰 십자형 태양전지판과 안테나를 펼치면 전용면적 33평(85㎡) 아파트 면적 크기로 커진다. 이는 인류가 다른 행성으로 보낸 탐사선 가운데 가장 큰 규모다.

탐사선에는 목성의 난류와 광대한 자기권을 조사하고 웬만한 행성 크기를 자랑하는 세 위성을 연구할 과학장비 10개가 실려 있다. 목성 자체 자기권과의 상호 작용을 측정하는 길이 10m의 자력계와 길이만 16m에 이르는 레이더 안테나, 전기장과 자기장을 측정하는 안테나 등이 달려 있다. 탐사선에 달린 카메라는 위성 표면의 얼음과 광물을 식별할 뿐 아니라 위성의 특징을 포착할 다양한 관측 임무를 수행할 예정이다.

주스는 생명의 흔적을 찾는 후속 임무에 앞서 이들 위성에서 구체적인 물의 위치와 깊이, 물이 남아 있는 지질 구조 등을 파악하는 임무를 띠고 있다. ESA 연구진은 가니메데의 경우 내부적으로 생성된 자기장을 통해 바다의 구조를 알아낼 수 있을 것으로 보고 있다.

탐사선은 또 세 위성의 달 지도를 제작하고 얼음 표면의 구성을 관측해 이들 위성의 지질 활동을 알아내는 임무도 수행한다. 탐사선에 실려있는 레이더로 지각 아래에 있는 바다의 깊이와 물이 얼마나 깊은 곳까지 분포하는지를 확인할 계획이다.

연구진은 주스 탐사선이 위성 주위를 도는 동안 목성의 강력한 자기장이 위성에 미치는 영향을 분석하면 향후 외계 행성 주변에서 생명체 존재 가능성을 추정하는데 필요한 새로운 지식을 확보할 것으로 기대하고 있다.

미국항공우주국(NASA)는 허블우주망원경이 목성의 얼음 위성 유로파의 같은 위치에서 2년 간격으로 물 기둥으로 추정되는 물질이 분출하는 모습을 포착한 사진을 공개했다. 오른쪽 사진은 2016년 2월22일 촬영된 사진으로 유로파의 얼어붙은 표면에서 약 100km(62마일) 위로 솟아 오른 모습을 담고 있다. 2014년 3월 17일 포착한 사진에 나타난 물 기둥 높이는 약 50km로 추정된다./NASA

과학자들은 태양계 내 일부 위성에서 생명체 유리한 조건들을 잇달아 발견했다. NASA의 과학자들은 토성의 위성 엔켈라두스를 포함한 일부 위성에서 얼음 표면 균열을 뚫고 수 마일 높이로 분출되는 간헐천을 발견했다. 허블 우주망원경은 2014년과 2016년 목성의 위성인 유로파에서 이런 물 분출 현상이 일어나고 있다는 사실을 포착했다. 이런 현상은 내부에 열을 내는 원천이 있다는 점에서 생명체 발견 가능성을 높이는 증거라고 과학자들은 보고 있다.

하지만 상당수 학자들은 주스 탐사선이 임무를 마친 뒤에도 목성에서 생명체가 살아갈 환경을 조성할 수 있을지 확신하기는 쉽지 않다고 보고 있다.

우주 전문매체 스페이스는 “주스가 직접 위성의 표면에서 생명체 흔적을 감지하는 데 한계가 있다”며 “만에 하나 미생물이 발견되더라도 생명체가 번성할 수 있는 환경인지 확인하려면 수십 년이 더 걸릴 것”이라고 말했다.

주스 탐사선에 참여한 애덤 매스터스 영국 임페리얼칼리지 런던의 연구원은 “목성의 위성 표면에 생명체가 살고 있을 것으로 기대하지는 않는다”며 “생명체가 있을 것으로 추정되는 얼음 표면 아래로 내려가는 일은 실현 가능성이 아직 떨어진다”고 말했다.

유럽우주국(ESA)의 목성얼음위성참사선(JUICE)가 남미 기아나 쿠루우주기지에서 발사에 앞서 연료를 주입받고 있다./ESA