제자리 있는 줄 알았던 토성 위성 '타이탄' 달보다 더 빨리 이탈

연간 11cm씩 100배나 빨리 멀어져..달 3.8cm의 세 배

카시니호가 포착한 토성과 제1위성 타이탄 [NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute 제공/ 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 토성에서 가장 큰 위성(달)인 '타이탄'이 지구의 달보다 더 빠른 속도로 행성에서 멀어져가는 것으로 나타났다.

타이탄은 기껏해야 연간 0.1㎝만 멀어지는 것으로 알려져 있었다. 그러나 토성 탐사선 '카시니'의 관측 자료를 토대로 정밀 측정한 결과, 100배 이상 빠른 연간 11㎝씩 토성에서 멀어지는 것으로 밝혀졌다.

지구의 달은 연간 3.8㎝씩 지구에서 벗어나고 있다.

캘리포니아공과대학(Caltech)과 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)에 따르면 이 대학 이론 천체물리학 조교수 짐 퓰러 박사 등이 참여한 연구팀은 지난 10년간 타이탄의 궤도를 관측하고 계산해 얻은 이런 결과를 과학저널 '네이처 천문학'(Nature Astronomy) 최신호에 발표했다.

연구팀은 측성학(astrometry)을 이용해 카시니호가 촬영한 이미지 속의 별을 배경으로 타이탄의 위치를 측정하고, 카시니호가 2006년부터 2016년까지 10차례에 걸쳐 근접비행을 하면서 지구로 보낸 전파가 타이탄의 중력으로부터 받는 영향을 분석해 궤도를 측정한 자료와 비교하는 방식을 이용했다.

연구팀은 서로 완전히 다른 방식으로 구한 타이탄의 궤도 값이 정확히 일치하는 결과를 얻었다고 밝혔다.

이런 결과는 약 120만㎞ 떨어진 곳에서 토성을 돌고 있는 타이탄이 현재의 비슷한 위치에서 형성된 것이 아니라 이보다 훨씬 안쪽에서 형성된 뒤 45억년에 걸쳐 밖으로 이동해 지금의 위치에 있게 됐다는 것을 의미한다.

달이 지구를 돌 때 지구에 중력이 작용해 조석 현상을 일으키는데, 이때 생기는 마찰 에너지 중 일부가 전달돼 달을 점점 더 바깥으로 밀어내게 된다.

이런 메커니즘은 타이탄을 비롯한 모든 위성에 똑같이 적용된다. 다만 토성은 가스형 행성이어서 내부의 마찰 과정이 지구에서처럼 강하지 않아 타이탄의 이탈 거리는 최대로 잡아도 연간 0.1㎝를 넘지 않는 것으로 제시돼왔다.

달은 지구에서 연간 3.8㎝씩 벗어나고는 있지만 약 60억년 뒤 지구가 태양의 인력에 끌려 들어가 파괴될 때까지 달을 잃지는 않을 것으로 계산돼 있다.

JPL에서 연구를 진행하다가 프랑스 PSL대학 파리천문대로 옮긴 논문 제1저자 발레리 레이니 박사는 "이번 연구 결과는 토성과 80여개에 달하는 위성의 형성 시기에 관한 논쟁에 중요하고도 새로운 퍼즐 조각을 제시해주는 것"이라고 했다.

타이탄 북극의 호수 상상도 [NASA/JPL-Caltech 제공/ 재판매 및 DB 금지]

지름이 5천150㎞에 달하는 타이탄은 태양계에서 가장 큰 목성의 '가니메데' 다음으로 큰 위성으로 행성인 수성(4천874㎞)보다도 크다.

태양계 위성 중에서는 유일하게 두꺼운 대기를 갖고 있으며, 표면에는 메탄, 에탄 등과 같은 액체 탄화수소가 흐르는 강과 바다가 있다. 그 밑으로 물로 된 두꺼운 얼음층이 있고 아래에는 대양이 형성돼 있는 것으로 추정돼 생명체가 존재할 수도 있는 것으로 여겨지고 있다.

eomns@yna.co.kr

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