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개괄
소행성은 일반 지구형 행성들과도 같이 태양의 주위를 공전하는, 금속과 암석으로 이루어진 덩어리이지만 어엿한 행성으로 대접받기에는 너무나 작은 것들을 일컫습니다. 소행성(Asteroid)은 ‘별과 비슷하게 생긴 것’이란 의미이며 다른 말로 ‘Minor Planet’이라고 부르기도 합니다.
이들 가운데에서 가장 큰 세레스의 경우에도 직경 1,000km 정도에 불과하며 대부분 조약돌 만한 크기의 미세한 것들입니다. 수많은 소행성들 가운데 16개는 직경 240km 이상의 비교적 거대한 몸집을 가진 것으로 드러났습니다.
소행성의 궤도와 위치는 매우 다양하여 어떤 것들은 지구 궤도의 안쪽에서 태양을 공전하기도 하고 토성의 궤도 바깥에서 발견된 것들도 많습니다. 그러나 대부분은 화성과 목성 궤도의 사이에 있는 소행성대에 모여 있습니다.
이들 가운데 일부는 매우 찌그러진 타원형의 궤도를 돌면서 지구의 궤도를 교차해 지나가기도 합니다. 지구 역사상 이들 소행성들 가운데 일부가 지구와 충돌했었다는 증거가 속속 발견되고 있습니다. 미국 애리조나주 윈스로우에 있는 베링어 운석 구덩이는 바로 이러한 철질 소행성의 충돌로 생겼을 것으로 추정되고 있습니다.
소행성은 태양계의 생성 과정에서 남겨진 조각들일 것으로 생각되고 있습니다. 어떤 이들은 화성과 목성 사이에 존재하던 한 행성이 파괴되어 그 잔해가 오늘날 소행성대를 이루었다고 주장하기도 합니다. 흥미로운 가설이긴 하지만, 소행성대에 존재하는 모든 소행성들을 합쳐봐야 달의 절반도 안되는 직경 1,500km 남짓한 돌덩어리가 된다는 사실은 이 이론의 신빙성에 의문을 제기하고 있습니다.
소행성 가운데에서 지구와 충돌할 코스를 밟는 작은 것들을 특별히 유성체(Meteoroid) 라고 부릅니다. 이런 유성체가 지구의 대기에 고속으로 진입하면 산산조각이 나면서 그 파편들이 대기와의 마찰로 빛을 발하게 되는데 이들을 유성, 즉 별똥별이라고 합니다. 대부분은 완전히 불타 없어지지만 만일 일부가 살아남아 지표면에 떨어지면 운석(Meteorite)이 됩니다.
지금까지 발견된 운석 가운데에서 92.8%는 돌로 이루어진 석질이고, 5.7%는 철과 니켈로 되어있으며, 나머지는 이들 성분이 한데 엉켜져 있습니다. 석질 운석은 지구상의 일반 바위와 거의 구별이 가지 않을 정도로 비슷합니다.
소행성은 초기 태양계의 환경을 그대로 유지하고 있기 때문에 그 성분을 파악하므로서 태양계와 지구, 나아가 인류 탄생의 비밀을 풀 수 있는 열쇠와도 같은 것으로 평가되고 있습니다. 이전에는 망원경 시야 안에서 점상으로밖에 볼 수 없었지만, 1991년 10월 당시 목성을 향하던 갈릴레오 탐사선이 가스프라 소행성 근처를 지나가면서 최초의 고해상도 소행성 사진을 얻게 되었습니다. 이 탐사선은 1993년 8월 아이다 소행성의 근접 사진과 여러가지 정보를 추가로 보내왔습니다. 가스프라와 아이다는 금속을 많이 함유한 석질 소행성들로 S형으로 분류됩니다.
지난 1997년 6월 27일에는 마틸다 소행성이 탐사선 NEAR에 의해서 근접 촬영되었습니다. 마틸다는 가스프라나 아이다와는 달리 탄소를 많이 함유한 C형의 소행성이기 때문에, NEAR는 최초로 C형 소행성의 사진을 촬영해낸 탐사선으로 평가되었습니다. 이 탐사선은 1999년 1월, 목적지인 에로스 소행성에 도착하였습니다.
지구와의 충돌 가능성
지구는 태양 주위를 공전하는 과정에서 혜성이나 소행성과 충돌할 수 있는 위험성에 항상 노출되어 있습니다. 이렇게 지구와 궤도가 교차하는 혜성들이나 소행성들(NEO, Near Earth Object라고 합니다)과의 충돌 위험성에 대해서 특별한 관심을 갖게 된 것은 지극히 최근의 일입니다.
우리가 살아가는 동안에 지구가 이들 NEO와 실제로 충돌할 가능성은 아주 작지만, 일단 사건이 발생했을때 예상되는 여파가 전 인류의 존속을 위협하는 엄청난 파국이기 때문에 거론할 가치는 충분하다 하겠습니다.
우주 포탄의 크기가 크다면 지구가 받게 될 충격은 그만큼 커지게 됩니다. 이러한 충돌 당시의 충격은 국소적인 재난이지만 우주 포탄 충돌의 여파로 엄청난 양의 먼지가 대기권으로 퍼져 나가고 그로 인해서 야기될 지구 전체의 기후 변화가 더더욱 심각한 위험 요소로 생각되어지고 있습니다. 그렇게 되면 지구 전체의 기온이 떨어져서 농산물의 생산량이 현격하게 감소되며 여러 국가들의 파멸을 야기하게 될 것입니다.
거대 운석 충돌로 인한 재난은 이처럼 국소적인 파국을 일으키는 것이 아니라 모든 지구 생명체들에게 영향을 준다는 점에서 다른 여타 재난들과는 성격이 다릅니다. 과학자들은 지구의 기후를 변화시킬 수 있는 우주 포탄의 최소 크기는 무게 수백억톤 가량 정도로 추정하고 있는데 이 경우 지구 충돌시 방출되는 에너지는 TNT 백만 메가톤 급에 달합니다. 이에 해당하는 우주 포탄의 크기는 직경 1km에서 2km 사이로, 이보다 적은 크기의 우주 포탄은 충돌한다고 해도 국소적인 충격만을 줄 것으로 생각되고 있습니다.
거대 운석 충돌의 파국을 막기 위한 첫걸음은 지구와 그 궤도가 교차하는 우주 포탄들을 모두 찾아낸 후 그 성격과 궤도를 면밀히 파악하는 일입니다. 현재의 관측 기술로 직경 1km 이상의 소행성들을 감지해 낼 수는 있지만, 2000여개로 예상되는 NEO 가운데에서 현재까지 밝혀진 것은 그 10%인 200여개에 불과한 실정입니다. 이들은 지난 20년간 몇몇 소수의 천문학자들이 지상에 설치된 작은 망원경을 이용해서 찾아낸 것들입니다. 최근에는 매달 몇개 정도의 새로운 소행성들이 발견되고 있는데 이러한 추세라면 지구와 충돌할 가능성이 있는 모든 우주 포탄들을 찾아내는데는 백년 이상의 긴 세월이 걸릴 것으로 생각됩니다. 보다 체계적이고 적극적인 연구가 요구되고 있습니다.
현재로선 어떤 소행성이나 혜성도 지구와의 충돌이 확실히 예견되어 있는 것은 없습니다. 다음 1세기 동안 지구가 직경 1km 이상의 우주 포탄과 충돌할 가능성은 천분의 일 이하로 매우 작긴 하지만 거대 운석 충돌은 언제라도 일어날 수 있는 태양계의 자연 현상 가운데 하나입니다. 지금으로부터 6500만년전 번성했던 공룡의 총체적인 멸망을 가져왔었을 것으로 추측되는 거대 운석 충돌을 미리 예상할 수만 있다면, 인류는 당시의 공룡들과는 달리 우리 스스로를 재난으로부터 구할 수 있을 것입니다. 거대 운석 충돌이 일반인들에게 큰 흥미를 자아내는 것도 바로 이런 이유 때문일 것입니다.
태양계의 초창기 시절, 우주 공간에는 행성들이 만들어지다 남은 찌꺼기인 혜성이 수없이 흩어져 있었기 때문에 이들과의 충돌은 매우 흔한 자연 현상 가운데 하나였을 것입니다. 그러나 점차 이러한 혼돈의 상태가 정리되어나가면서 충돌도 많이 줄어들어 오늘날에 이르고 있습니다. 달과 같이 메마른 천체에는 예전 험란했던 시절의 상처가 고스란히 남아있지만 지구에는 이와는 다른, 좀 더 간접적인 방법으로 기억되어있습니다.
지층 사이에 묻혀있는 화석은 지구 생명의 역사상 약 12번의 전세계적 대파국이 있었다는 사실을 증거하고 있습니다. 어떤 학자들은 이것의 원인이 혜성이나 소행성과의 충돌 때문이며, 여기에는 일정한 주기성이 있다고 주장합니다. 즉 지구가 주기적으로 다른 천체와 충돌하여 심각한 재난을 겪는다는 것입니다. 이것이 주기적 충돌설입니다.
주기적 충돌설은 보다 구체적인 시간적 간격과 원인을 제시한다는 점에서 단순한 확률론과는 다릅니다. 확률은 지구상에 있는 모든 충돌 분화구 수를 시간으로 나눈 값에 불과합니다. 미국의 고생물학자인 데이비드 롭과 존 세프코스키는 지금까지 알려진 지구상의 모든 충돌 분화구의 생성 나이를 조사하였으며 이 과정에서 약 2천 6백만년에서 2천 8백만년의 주기성을 발견하였다고 주장했습니다. 요컨데 우주에서 일어나는 어떤 현상이 혜성이나 소행성을 주기적으로 추락하도록 하였다는 것입니다.
주기적 충돌설은 대파국을 미리 예언할 수 있게끔 하기 때문에 흥미를 자아냅니다. 혜성이 주기적으로 지구와 충돌하는 원인으로 가장 설득력이 있게 제기되는 것은 “네르시스”라고 명명된 가상의 천체입니다. 네르시스는 그리스 신화에 나오는 복수의 여신입니다. 이 천체는 약 3천만년의 주기로 태양을 공전하며 이 과정에서 오르트 구름을 통과한다는 것입니다. 오르트 구름에는 수많은 혜성의 핵들이 잠자고 있으며, 네르시스가 중력적으로 이들의 잠을 깨워 태양계의 중심부로 밀어냅니다. 이때마다 지구를 포함한 각 행성이 혜성과 충돌할 가능성은 극히 높아진다는 것입니다.
많은 천문학자들이 네메시스를 찾는 일에 관심을 갖고 있지만 아직까지 발견되지 않고 있습니다. 따라서 혜성의 주기적 충돌설 역시 아무런 확증이 없이 하나의 흥미로운 가설로 남아있습니다.
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5. 소행성 2007WD5