목성과 토성은 태양계 내에서 두 번째로 큰 행성들로, 그들만의 독특한 특징과 미스터리로 가득한 신비로운 천체입니다. 이 두 행성은 우주 탐사의 대상으로서 항상 우리를 끌어당기며, 우리가 이해하고자 하는 우주의 다양한 측면을 밝혀내기 위한 중요한 열쇠들을 제공합니다. 이 글에서는 목성과 토성의 특징과 흥미로운 사실을 탐구하고, 이 두 행성이 어떻게 우리 태양계의 다른 천체와 다르며, 우주 탐사에서 어떤 중요한 역할을 하는지 알아보겠습니다.
목성
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목성은 태양계 제5행성으로 태양계에서 가장 큰 행성입니다. 대부분 가스로 이루어져 있는 목성은 지구보다는 오히려 태양과 비슷하지만 목성이 지금보다 80배 정도 무거웠다면 태양처럼 핵융합을 해서 항성이 되었을 것입니다.
적도 반지름 약 7만 1000km (지구의 약 11배)
질량 약 2×10의 24승 톤 (지구의 약 320배)
평균 공전 반지름 약 5AU
공전 주기 : 약 12년
자전 주기 : 약 10시간
목성은 거대하지만 질량의 90%가 수소로 되어 있어서 밀도는 지구의 약 4분의 1밖에 되지 않습니다.
목성은 빠른 속도로 자전하고 있어서 적도 방향으로 아주 많이 눌린 타원체의 모습을 가집니다.
목성의 줄무늬는 암모니아 얼음 입자로 생긴 구름이다. 입자의 크기와 구름의 두께 차이 때문에 줄무늬의 색깔이 달라집니다.
목성에도 띠가 있다?
토성은 아름다운 띠(고리)로 유명하지만 사실은 목성과 천왕성, 해왕성에도 띠가 있습니다. 하지만 토성만큼 거대하지 않기 때문에 지구에서는 큰 망원경이 아니면 관측할 수 없습니다.
대적점
목성의 남반구에 보이는 특징적인 붉은 회오리 모양을 대적점이라고 부릅니다. 지구 2~3개를 합쳐 놓은 크기이며, 거대한 태풍과 같은 것으로 짐작되고 있습니다. 다만 지구의 태풍의 저기압성 소용돌이인 반면, 목성의 대적점은 고기압성 소용돌이입니다.
유로파 클리퍼
유로파 클리퍼는 NASA가 2020년대에 쏘아 올릴 예정인 유로파 탐사선으로 유로파에 가까이 비행하면서 탐사해서 얼음의 표면을 고해상도로 촬영하거나, 유로파의 내부 구조 등을 조사할 계획입니다.
갈릴레이 위성
목성은 2018년 7월 현재까지 79개의 위성이 발견되었습니다. 그중에서 갈릴레이가 발견한 4개의 위성은 그 크기가 압도적으로 커서 갈릴레이 위성이라고 부릅니다.
제1위성 이오 반지름 약 1800km
제2위성 유로파 반지름 약 1600km
제3위성 가니메데 반지름 약 2600km (태양계 최대의 위성)
제4위성 칼리스토 반지름 약 2400km
큰 목성 주위를 작은 위성들이 돌고 있다는 사실을 안 갈릴레이는 큰 태양 주위를 작은 지구가 도는 지동설이 옳다고 생각하게 되었습니다.
갈릴레이 위성 중에는 ‘바다’를 가진 것이 있다?
위성 유로파는 표면이 두꺼운 얼음이 뒤덮인 얼음 위성입니다. 하지만 얼음 아래에는 액체바다 (지하바다 또는 내부바다)가 있을 가능성이 있습니다. 거대한 목성 때문에 생기는 강한 기조력이 유로파를 격렬하게 흔들고, 그 과정에서 생긴 열이 얼음을 녹여 바다가 되는 것으로 예상하고 있습니다.
토성
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아름다운 띠를 두른 토성은 태양계에서 목성 다음으로 큰 행성으로 토성도 목성과 마찬가지로 대부분 가스로 이루어져 있습니다. 표면의 줄무늬는 목성보다 연해서 별로 눈에 띄지 않습니다.
적도 반지름 약 6만km (지구의 약 9배)
질량 약 6×10의 23승 톤 (지구의 약 95배)
평균 공전 반지름 약 10 AU
공전 주기 약 30년
자전 주기 약 10시간
토성도 빠른 속도로 자전하기 때문에 적도 방향으로 많이 눌려 있습니다.
토성의 구름층은 목성보다 더 넓어서 줄무늬를 보기 힘듭니다.
토성은 밀도가 낮아서 1cm³당 약 0.7g 밖에 되지 않아서 ‘토성을 물에 넣으면 뜬다.’고 말합니다.
고리
토성의 고리는 반지름이 약 14만km나 되지만, 두께는 불과 수백 미터밖에 되지 않습니다. 고리는 한장의 판이 아니라, 크고 작은 얼음 조각(암석도 다소 섞여 있습니다.) 들이 모여 있습니다.
토성의 고리가 사라진다?
토성 고리의 두께는 수백 미터밖에 되지 않아서 수평 방향에서는 고리가 거의 보이지 않습니다. 지구에서 본 토성의 기울기는 토성의 공전 주기와 똑같이 약 30년 주기로 변화합니다. 그 사이에 2회, 즉 약 15년 주기로 고리가 보이지 않게 됩니다.
타이탄
토성은 60개가 넘는 위성을 가지고 있는데, 그 중에서 가장 큰 위성은 제7위성인 타이탄입니다. 타이탄에는 질소와 메탄을 주성분으로 한 두꺼운 대기가 있고 액체 메탄 비가 내려서 지표에는 액체 메탄 강과 호수가 있습니다.
타이탄에는 이질적인 생명체가 있다?
생명체가 살아가려면 액체 상태의 물이 반드시 있어야 합니다. 그래서 타이탄에는 언 물, 즉 얼음이 있지만, 액체 메탄이 물의 역할을 대신한다면 액체 상태의 메탄을 주성분으로 한 미지의 이질적인 생명체가 존재할지도 모른다고 생각한 연구자도 있습니다.
엔켈라두스
엔켈라두스는 토성의 제2위성으로 반지름 250km 정도 되는 작은 얼음 위성인데, 얼어붙은 표면 아래에 지하 바다가 펼쳐져 있고 유기물의 존재까지 확인했기 때문에 생명체가 살고 있을 가능성이 있는 별로 갑자기 주목 받았습니다.
카시니
카시니는 NASA와 ESA가 개발했고, 1997년에 쏘아 올린 토성 탐사선입니다. 2004년에 토성 궤도에 진입해서 토성과 위성인 타이탄, 엔켈라두스 등을 조사했는데 위성 타이탄에는 소형 착륙선인 하위헌스를 내려보내서 지표의 상태 등을 알아봤고 2017년 9월에 토성 대기를 통과하며 임무를 마쳤습니다.
오늘은 목성과 토성에 대해 알아보았습니다. 다음에는 더 재미있는 과학 지식으로 돌아오겠습니다.