Albireo's Hack the Dot

목성은 태양계 5번째 행성으로, 가장 큰 몸집을 하고 있습니다. 그 안에는 지구 만한 크기의 덩어리가 1천개 이상 들어갈 수 있으며, 목성을 제외한 태양계 내의 모든 행성들을 합해놓은 것보다 두 배나 더 큽니다. 목성의 질량은 1.9 x 1027 kg, 지름은 무려 142800km에 이릅니다.

목성의 위성은 모두 16개로 그 중 특히 커다란 4개 (칼리스토, 유로파, 가니메데, 이오) 는 일찌기 1610년에 갈릴레오에 의해 발견되었습니다. 목성에도 토성처럼 고리가 있지만 너무 얇고 어둡기 때문에 지구에서는 아무리 좋은 망원경으로도 볼 수가 없습니다. 이 고리는 지난 1979년 보이저 1호가 목성을 지나가면서 발견하였습니다.

대표적인 가스 행성인 목성의 대기는 매우 깊어서 마치 태양처럼 전체 행성이 가스로 되어 있는 것은 아닐까 생각될 정도입니다. 대기의 주성분은 수소와 헬륨이고 이외에 메탄, 암모니아, 수증기 등이 약간 섞여 있습니다. 목성의 대기 깊숙한 곳에는, 그 대기압이 너무나 높아서 수소 원자가 깨져 이로부터 전자가 빠져나오고 달랑 양성자만 남아있는 상태로 존재할 것으로 추측되고 있습니다. 즉 수소가 마치 수은처럼 액체 모양의 금속으로 존재한다는 것입니다. 만일 목성이 지금보다 조금만 더 컸더라면 스스로의 중력에 의해 핵융합반응을 일으키는 또하나의 태양으로 존재했을 것이고, 태양계는 태양과 목성 두 개의 항성이 지배하는 행성계가 되었을 것입니다.

작은 망원경으로도 볼 수 있는 목성 표면의 각양각색의 줄무늬들과 허리케인 구름들은 이 행성의 매우 다이나믹한 기상 활동을 보여주는 것입니다. 구름의 패턴은 불과 수시간에서 수일내에 완전히 바뀝니다. 유명한 목성의 대적반은 시계 반대 방향으로 회전하는 일련의 허리케인 복합체입니다. 대적반의 가장자리는 4시간에서 6시간마다 한번씩의 엄청난 속도로 일정한 방향성을 가지고 회전하고 있는데 반해, 가운데 부분은 활동성이 적고 그 회전 방향 또한 불규칙적인 것으로 관측되었습니다. 목성의 대기에는 대적반 이외에도 작은 허리케인들이 많이 관측됩니다.

목성의 북극 지방에서는 지구의 오로라와 매우 흡사한 빛의 방출 현상이 관측되었습니다. 이러한 목성의 오로라는 위성 이오로부터 날라오는 물질들이 목성의 강한 자기장과 서로 반응하여 발생되는 것으로 알려졌습니다. 뿐만 아니라 목성 대기 상층의 구름에서는 지구에서 볼 수 있는 것과 매우 유사한 천둥 번개 현상도 관측되었습니다.

작은 망원경으로도 목성 표면의 줄무늬 두세개는 쉽게 볼 수 있습니다. 이 거대한 행성에는 각기 색깔이 다른 굵직굵직한 줄무늬들이 적도와 평행으로 여러개 나있습니다. 보이저가 보내온 사진을 보면 갈색의 줄무늬들 틈새로 흰 줄무늬들이 나란히 주행하고 있으며 군데 군데 파스텔톤으로 오버랩되는 형상이 마치 추상화의 한 장면을 보는 것처럼 신비롭습니다.

사실 목성으로부터 지면과 대기를 뚜렷이 구별해내기란 불가능한 일입니다. 목성은 거의 전체가 가스 덩어리로 되어있고 다만 깊이 들어갈수록 그 가스의 밀도가 높아질 따름이기 때문입니다. 이런 이유로 슈메이커레비9 혜성의 얼음조각은 목성 표면에 크레이터를 남길 수도 없었습니다. 강한 중력과 커다란 몸집 때문에 그 어떤 행성보다도 소행성이나 혜성과의 충돌을 많이 겪었을 목성이지만 그 표면에는 어떠한 상처 자국도 남아있지 않습니다.

만약 목성에 생명체가 있다면 그들에겐 땅위를 걸어다닐 다리가 아무런 소용도 없을 것입니다. 마치 바닷속의 해파리처럼 목성 대기의 구름 사이를 무리지어 떠다니고 있을지도 모릅니다.

목성 대기의 줄무늬들이 각기 색깔이 다른 이유는 이들 구름층의 성분 자체가 다르기 때문입니다. 흰 줄무늬는 대기의 상층에 있는 암모니아 얼음 알갱이들로 구성된 구름이고, 갈색 줄무늬는 그보다 낮은 고도에 있는 황화수소암모늄으로 되어있는 구름입니다.

목성은 하나의 거대한 가스 덩어리이기 때문에 대기의 구름도 목성 본체와 한데 어우러져 유체 운동을 하게 됩니다. 특히 이와같은 가스 행성들은 몸집에 비해 자전 주기가 매우 빠르기 때문에, 대기를 포함한 목성의 가스 덩어리들은 코리올리의 힘이라고 불리우는 관성력을 함께 받게 되고 자전 방향과 같은 동서의 흐름이 생기게 됩니다. 마치 생계란을 접시에 풀고 젓가락으로 휘저으면, 젓가락이 직접 닿지 않는 부분도 함께 도는 것과 같은 이치입니다.

목성의 활발한 대기 운동은 그 빠른 자전 운동 뿐만 아니라 다른 어떠한 에너지원에 의해 힘을 공급받는 것으로 생각됩니다. 지구의 경우 거의 모든 대기 활동은 태양 에너지에 기인하지만 목성의 경우에는 태양 에너지와 별도의, 자체적인 에너지원을 내부에 갖고 있는 것처럼 보입니다. 만약 목성의 대기 운동이 태양 에너지에 의존하는 것이라면 태양광이 덜 와닿는 대기의 하층은 상층에 비해 그다지 활동적이지 못할 것입니다.

그러나 최근 갈릴레오 목성 탐사선의 탐사구가 보내온 자료에 따르면, 구름 아래 600km 지점에 이르기 까지 초속 150m 의 강풍이 전혀 수그러들지 않았다고 합니다. 이처럼 목성은 행성과 항성의 중간쯤에 놓인 기묘한 특징을 갖고 있습니다. 만약 목성의 질량이 지금보다 컸더라면 태양계에는 두 개의 항성이 있고, 지구의 대낮에는 두 덩어리의 태양이 빛나고 있었을 것입니다.

목성의 남위 20도 부근에 있는 거대한 붉은 소용돌이인 대적반은 기상 상태만 안정이 되어있으면 작은 망원경으로도 어렵지 않게 확인할 수 있을 정도로 크고 뚜렷합니다. 이것은 17세기에 프랑스의 천문학자 카시니가 처음 발견한 이후로, 오늘날에 이르기까지 근 300년동안 한번도 사라지지 않고 계속 관측되고 있습니다. 생긴 모양은 마치 태풍과 같은 소용돌이이지만, 미처 한 여름을 견디지 못하는 지구상의 허리케인과는 그 성격으로보나 규모로보나 많이 틀리다는 것을 짐작할 수 있습니다.

대적반의 크기는 동서 약 24,000km, 남북으로 약 13,000km에 달하며, 이 안에는 지구가 통째로 2개나 들어갈 정도의 어마어마한 규모입니다. 여러 목성 탐사선들이 보내온 사진을 보면, 대적반은 주위 대기에 비해 정상 부분이 약간 부풀어있으며, 시계 반대 방향으로 도는 소용돌이입니다. 이것이 붉게 보이는 이유는 구름의 아래 부분에 있던 인화수소가 상공으로 운반되어 태양 자외선을 받아 붉은인 성분으로 변하였기 때문입니다. 대적반이 왜 생겼는지, 그리고 어떻게 그렇게 오랜 세월동안 안정된 상태로 존재하는지에 관해서는 확실히 알려진 바가 없습니다. 소용돌이가 없어지지 않는 이유로는, 고립파 (solitary wave) 라 불리우는 파동이 주위의 강한 동서류로부터 에너지를 받아 균형 잡힌 상태를 유지하고 있기 때문이라는 가설이 유력합니다.

목성의 대적반과 비슷한 구조는 토성의 대백반이나 해왕성의 대암반에서도 찾아볼 수 있지만, 이들의 생성 원인은 대적반과는 조금 다를 것으로 생각되고 있습니다. 토성의 대백반은 잘 눈에 띄지 않을 뿐더러 금새 생겼다 사라지고, 해왕성의 대암반은 밖으로 돌출되지도 않았기 때문입니다.

토성의 고리에 비하면 너무나 빈약하지만, 목성도 나름대로 고리를 갖고 있음이 보이저 탐사 계획에서 밝혀졌습니다. 토성의 복잡한 구조의 거대 고리와는 달리, 목성은 매우 단순한 구조의 단일 고리를 갖고 있습니다.

주로 직경 10 미크론 이하의 먼지 입자(담배 연기 입자 정도의 크기)들로 구성되어있습니다. 고리의 바깥쪽 가장자리는 목성의 중심으로부터 129000km, 안쪽 가장자리는 30000km의 거리에 걸쳐 존재하고 있습니다. 이러한 목성의 고리는, 고리의 안쪽 궤도에서 목성을 돌고 있는 위성들이 운석과 충돌하면서 튀어나온 먼지 파편들로 인해 형성되었을 것으로 생각되고 있습니다.

목성의 강력한 자기장은 주위의 전자와 여러가지 전기 입자들을 가두어서 엄청나게 강력하고 거대한 방사선대를 형성하였는데 이를 목성의 <마그네토스피어>라고 합니다. 목성의 고리와 모든 위성들은 모두 이 방사선대의 안에서 존재합니다. 목성의 마그네토스피어는 마치 혜성의 꼬리처럼 태양풍의 영향을 받아 태양의 반대편으로 7억 5천만 km나 길게 늘어져서 그 영향이 거의 토성의 궤도에까지 미칠 정도입니다.