[카드뉴스] 누워서 도는 행성? ‘천왕성’...NASA 연구대상으로 ‘픽’ 

시선뉴스=심재민 기자 | 선진국을 중심으로 우주 개발이 한창이 가운데, 그간 활발하지 않았던 ‘천왕성’에 대한 연구도 이루어지고 있어 관심을 모으고 있다. 미국 우주항공국(NASA)이 천왕성 궤도탐사선(UOP)을 통해 태양계 최외곽에서 얼음을 발견하는 프로젝트를 추진한다. 천왕성에 대한 본격적인 연구가 이뤄지는 것은 이번이 처음이다.

천왕성, 영문명 ‘Uranus’는 태양계 행성 가운데 태양으로부터 7번째로 가까운 거리에 있으며, 반지름 기준으로 세 번째로 크고 질량으로는 네 번째로 무거운 행성이다. 지구보다는 약 4배나 큰 정도다. 
천왕성과 해왕성은 가스 행성인 목성과 토성에 비해 무거운 원소의 비율이 더 높기 때문에 ‘얼음 거성’이라 불린다. 이러한 천왕성은 망원경을 통해 발견해 낸 최초의 행성으로 영국의 천문학자 허셜(Frederick William Herschel)에 의해 1781년 3월 13일에 발견되었다. 다른 목성형 행성들처럼 고리를 갖고 있지만 너무 얇고 가늘어 지구상에 있는 가장 큰 천체망원경으로도 확인하기가 어렵다. 

이러한 천왕성은 몇 가지 특징이 있다. 먼저, 천왕성은 누워있다. 천왕성의 자전축은 황극과 약 98도를 이루고 있어 자전주기를 음수로 표시한다. 즉, 자전축이 누워 있기 때문에 지구에서 볼 때 마치 남북극 방향으로 고리를 두르고 있는 것처럼 보인다.  따라서 자전으로 밤과 낮이 바뀌지 않고, 밤과 낮이 각각 몇 년씩 계속된다.

두 번째, 1년이 매우 길다. 천왕성은 태양으로부터 약 28억 8천만 km 떨어진 곳에서 공전을 하고 있고, 공전주기는 대략 84년(지구 기준)이다.  

세 번째, 태양과 멀어 굉장히 춥다. 적외선 관측에 의한 천왕성의 온도는 대략 –215°C이다. 지구의 평균 온도 15°C와 비교하면 얼마나 추운지 알 수 있다. 

네 번째, 냄새가 진동한다. 천왕성의 대기의 구성 성분은 수소, 헬륨, 메탄을 주성분으로 그밖에 중수소 화합물, 암모니아 등이 소량으로 구성되어 있다. 그리고 대기는 암모니아, 물, 황화수소 암모니아, 메탄 등이 응결되어 얼음 형태의 입자(에어로졸)로 대기를 이룬다고 알려져 있는데, 이중 황화수소는 썩은 달걀 냄새로 유명하다. 

다섯 번째, 먼 만큼 탐사와 연구가 힘들었다. 지금까지 천왕성을 방문한 우주선은 보이저 2호가 유일하다. 1986년 천왕성 대기 위 8만 km 지점을 지나면서 짧게 비행 임무를 수행했다. 당시 탐사 결과를 토대로 천왕성이 암석과 얼음, 수소와 헬륨 등의 조합으로 구성돼 있을 것으로 분석됐지만 이후 30여 년간 후속 탐사는 이뤄지지 못했다. 

이처럼 다양한 특성을 지닌 천왕성. 천왕성 탐사는 원래 2011년 당시 NASA의 탐사 계획 중 세 번째 순위였으나 화성과 목성 탐사로 우선순위가 밀렸다. 그러던 것이 최근에 연구 계획이 수립된 것. 지난 16일(현지시간) 국제 학술지 '사이언스'에 따르면 NASA는 최근 천왕성 궤도탐사선(UOP)를 2023~2032년 최우선 기함급 임무로 선정하고 관련 계획을 수립했다.

UOP 임무는 천왕성의 형성 과정, 고유한 궤도, 위성과 고리의 특성, 특이한 자기장과 내부 구조의 특성을 포함해 천왕성에 대한 주요 의문들을 해결하는 데 초점을 맞출 예정이다. 특히 천왕성에서 거대한 얼음을 발견하는 것이 가장 큰 목표다. 천왕성 연구에는 막대한 자본이 투입된다. NASA가 지난해 발표한 행성과학 10년 계획 보고서에 따르면 천왕성 탐사 임무에는 최대 42억 달러(5조 1933억 원)가 소요될 전망이다. 보고서는 천왕성 탐사선을 발사하는 데 스페이스 X의 대형 발사체 팰컨 헤비를 활용하면 충분히 천왕성까지 보낼 수 있다고 예상했다. 자금이 순조롭게 투입된다면 2031년에 탐사선 발사가 가능할 것이라는 분석도 내놨다.

천왕성으로의 임무는 천왕성보다 더 먼 곳에 있는 해왕성으로의 미래 탐험을 위한 길을 열어줄 수 있다는 점에서 의의가 있다. 우주과학계는 이들 행성을 탐험하기 위해 30년 이상을 기다려왔고 이들에 대한 임무는 앞으로 많은 세대에게 이익이 될 것이라고 전망했다.