[소행성] 일본이 가져온 미지의 소행성 흙…우주 기원 밝혀줄 열쇠

출처 : 미래경제 (2020.12.12)

[소행성] 일본이 가져온 미지의 소행성 흙…우주 기원 밝혀줄 열쇠

日 탐사선 하야부사2가 지구에 보낸 선물

 

지난 6일 인적이 드문 호주 남부 사막 우메라제한구역(WPA)이 갑자기 분주해졌다. 헬리콥터를 동원한 수색 작업을 통해 사람들이 뭔가를 찾고 있었다. 이들이 찾고 있던 것은 사막 한가운데 떨어진 지름 40㎝짜리 작은 캡슐이다. 헬멧과 보호복으로 `무장`한 연구원이 조심스레 이 캡슐을 들어 옮겼다. 이 캡슐에는 우주에서 약 3억4000만㎞를 날아온 미지의 토양 약 0.1g이 실려 있었다. 바로 지름 900m짜리 다이아몬드 모양 소행성 `류구` 표면에서 채취한 토양이다. 탄소로 구성된 작은 행성인 류구에서 채취한 아주 적은 양의 시료지만, 이 안에는 태양계와 생명체의 기원과 진화 과정을 밝혀낼 중요한 단서가 들어 있을 것으로 과학자들은 기대하고 있다.

이 시료는 일본의 두 번째 무인 소행성 탐사선 `하야부사2`가 2014년 지구를 출발한 이후 6년 만에 지구 근처에 들르면서 보내온 선물이다. 하야부사2는 2014년 12월 발사 후 약 1년간 지구와 가까운 궤도를 그리며 태양을 한 바퀴 돈 후 2018년 여름 소행성 류구에 도착했다. 지난해 토양 샘플 채취에 성공한 하야부사2는 다시 우주 공간을 날아 지구에 근접했다. 그리고 지난 5일 지구에서 약 22만㎞ 떨어진 곳에서 캡슐을 분리했다. 이후 6일 오전 2시 30분, 초속 12㎞ 속도로 날아온 캡슐은 지구 대기권에 진입한 뒤 낙하산을 펼쳤다. 대기권에 진입한 캡슐은 공기와의 마찰로 마치 유성처럼 빛나는 선을 그렸다. 하야부사2는 캡슐을 지구에 떨어뜨리고 다시 우주 여행에 나섰다. 하야부사2는 앞으로 11년 동안 100억㎞를 더 비행할 예정이다. 다음 여행지는 아폴로 소행성군에 위치한 구형 소행성 `1998KY26`이다.

하야부사2가 갖고 온 소행성 토양이 태양계 진화를 밝혀내는 데 중요한 역할을 할 수 있는 이유는 행성 등 크기가 큰 천체와 달리 소행성은 46억년 전 우주 탄생 때 성분을 그대로 갖고 있기 때문이다. 소행성을 태양계 탄생이 기록된 `타임캡슐`이라고 부르는 이유다.

문홍규 한국천문연구원 박사는 "행성들은 형성 초기에 무거운 금속은 가라앉아 핵이 되고 가벼운 물질은 지각이 되는 `분화`를 거쳤다"며 "이후 내·외부 원인으로 변질·오염되는 반면 소행성은 태양계 초기 기억을 온전히 보전하고 있다"고 설명했다. 문 박사는 "이번에 회수한 표토에는 류구의 모체가 언제 만들어졌고 어떤 과정을 거쳐 현재에 이르렀는지, 그 긴 역사가 고스란히 담겨 있을 것"이라고 기대했다.

특히 하야부사2는 소행성 표면 토양이 아닌 표면 안쪽 시료를 채취했다. 2019년 7월 류구 표면에 화약이 들어 있는 충돌장치를 폭발시켜 작은 인공 분화구(크레이터)를 만든 뒤 표면 안쪽 토양을 수집했다. 소행성 표면은 태양풍과 우주방사선 영향으로 성분이 바뀌었을 가능성을 배제할 수 없었기 때문이다.

일본은 하야부사2가 보내온 토양 샘플 가운데 60%를 미국 항공우주국(NASA), 독일·프랑스 우주국과 공유해 성분 분석 등을 비롯한 연구를 시작하고, 나머지 40%는 미래를 위해 보관할 계획이다. 오랜 여정을 통해 채취한 샘플 양이 0.1g에 불과하다면 너무나도 적은 것 아니냐고 생각할 수 있다. 하지만 전문가들은 이 정도라면 본격적으로 소행성 토양 연구를 시작할 수 있는 수준으로 평가하고 있다. 이는 탐사선이 지구에 보낸 두 번째 소행성 토양인데, 2010년 하야부사1이 소행성 `이토카와`에서 채취한 토양 샘플 이후 10년 만이다. 당시 채취량은 0.001g으로 1500개 정도의 `먼지 알갱이` 수준이었다. 세계 첫 소행성 토양 샘플 채취였지만 다양한 연구에 활용하기에는 턱없이 부족한 양이었다.

또 류구는 전체 소행성 가운데 70% 이상을 차지하지만 아직까지 탐사된 적이 없는 C형 소행성이라는 점에서 과학자들의 기대를 키우고 있다. 탄소가 풍부한 C형 소행성은 다른 유형에 비해 태양에서 멀리 떨어져 있어 수분과 태양계 탄생 초기 원시물질을 간직하고 있을 가능성이 높은 것으로 알려진다. 연구진은 샘플 분석을 통해 생명체를 이루고 있는 물질, 즉 탄소를 주성분으로 한 `유기물`이 어디에서 왔는지, 지구 외 행성에 생명이 존재할 가능성이 있는지에 대해서도 연구가 가능할 것으로 보고 있다.

 

또 다른 지구 근접 소행성 `베누`에서 토양 샘플 채취에 성공한 NASA의 `오시리스 렉스`가 2023년 지구로 귀환하면 두 토양을 비교·분석하는 연구도 이뤄질 수 있다. 오시리스 렉스는 10월 21일 베누 표면에서 토양과 자갈 표본을 수집한 후 현재 소행성 궤도를 돌고 있다. 2023년 지구 귀환을 목표로 내년 3월 소행성 궤도를 떠날 예정이다.

지구촌 전체 국내총생산(GDP)의 7만배 가치를 지닌 광물로 구성돼 있어 발견 당시 `노다지 광물 소행성`으로 불리던 `16사이키` 소행성 탐사도 2022년 시작된다. NASA는 2022년 이 행성의 기원을 연구하기 위한 탐사 우주선을 발사할 예정이라고 밝혔다. 지름 225㎞에 달하는 거대한 소행성으로, 철·니켈 등으로 구성된 이 소행성은 화성과 목성 사이 소행성대에 위치하고 있다. 다만 샘플을 확보해 지구에 전달하는 임무를 띤 하야부사1·2, 오시리스 렉스와 달리 소행성 표면에서 행성 형성 과정 등에 대한 연구만 진행할 예정이다.

문 박사는 "소행성을 표면 물질에 따라 구분하면 크게 규소질, 탄소질, 금속질 등 세 가지로 나눌 수 있다"며 "규소질 소행성인 이토카와, 탄소질 소행성인 류구·베누에 이어 금속질 소행성인 16사이키 탐사에 성공한다면 구성 성분이 다른 세 가지 소행성 탐사가 1차적으로 마무리되는 것"이라고 설명했다.

 

한편 중국의 무인 달 탐사선 창어5호 역시 달을 떠나 지구로 돌아오는 여정에 돌입했다. 창어5호가 표본을 싣고 지구 귀환에 성공하면 1976년 소련의 루나24호 이후 44년 만에 달의 토양을 지구에 가져오게 된다. 창어5호는 지난달 24일 운반 로켓 창정5호에 실려 지구를 떠났고, 지난 1일 달의 `폭풍우의 바다`로 알려진 지역에 선체에서 분리된 일부가 착륙했다. 창어5호 이륙선은 달 샘플 채취 후 지난 3일 다시 날아올랐고, 사흘 뒤인 6일 달 궤도에서 궤도선·귀환선과 성공적으로 도킹했다. 도킹 성공으로 창어5호가 달 표면에서 채취한 토양·암석 샘플 2㎏은 이륙선에서 귀환선으로 옮겨졌다. 창어5호 궤도선·귀환선은 이륙선과 분리된 뒤 38만㎞를 이동해 이달 중순 중국 북부 네이멍구 자치구로 돌아온다.

지난 7월 NASA와 유럽우주국(ESA)이 손잡고 발사한 화성 탐사 로버 `퍼서비어런스`가 화성 샘플 채취에 성공할지도 관심사다. 화성 운석이 지구에 떨어진 적은 있지만, 직접 우주로 날아가 화성 샘플을 채취해 온 적은 없다. 화성에서 미생물 흔적을 찾는 임무를 띤 퍼서비어런스는 NASA의 다섯 번째 화성 탐사 로버로, 약 5억500만㎞를 날아가 내년 2월 화성 적도 부근 예제로 크레이터 인근에 착륙한 뒤 샘플 채취를 시작한다. 이후 1년간 화성 곳곳에서 암석·토양 샘플을 시추한 후 2032년 봄에 지구로 귀환한다.

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소행성이 태양계를 만드는 원리는 어버이신님께서 인간을 창조하신 원리이며 그것이 머지않아 밝혀질 수 있음을 깨달아 봅니다