토성: 아름다운 고리는 무엇으로 이루어졌을까?
토성의 고리는 단단한 원반처럼 보이지만 셀 수 없이 많은 얼음과 암석 조각으로 이루어져 있습니다. 평균 밀도가 물보다 낮은 유일한 행성이며 북극 부근에는 육각형 모양의 거대한 폭풍 구조가 있습니다.
핵심 정보
- 적도 지름
- 약 120,500km
- 태양까지 거리
- 약 14억km(9.5AU)
- 공전주기
- 약 29.4년
토성의 윤곽은 한눈에 알아볼 수 있습니다. 넓은 고리가 믿기 어려울 만큼 얇은 모자챙처럼 행성을 두릅니다. 태양에서 여섯 번째이자 두 번째로 큰 행성으로, 적도 지름은 약 120,500 km, 태양과의 평균 거리는 약 14억 km이며 약 29.4년에 한 바퀴 돕니다.
얼음으로 이루어진 고리
고리는 주로 물얼음 입자와 소량의 암석으로 이루어지며 크기는 먼지에서 거대한 덩어리까지 다양합니다. 주요 C·B·A 고리 사이에는 틈이 있고, A와 B 사이에는 폭 약 4,700 km의 카시니 간극이 있습니다. 그 바깥에는 가느다란 F 고리와 넓은 E 고리가 이어집니다.
주요 고리는 폭이 20만 km가 넘지만 많은 곳에서 두께가 수십 m에 불과합니다. 부서진 얼음 위성이나 혜성, 오래전부터 다시 가공된 물질이 섞였을 수 있습니다. 먼지와 질량을 이용한 추정은 수억 년 된 비교적 젊은 고리부터 훨씬 오래된 기원까지 여러 가능성을 남기며, 나이는 아직 열린 문제입니다.
고리 위에 설 수 있을까?
없습니다. 입자마다 빈 공간을 사이에 두고 독립적으로 토성을 공전하므로 이어진 바닥이 없습니다. 멀리서 반사광이 빽빽하게 겹쳐 단단해 보일 뿐입니다. 탐사선은 충분히 비어 있는 구간을 통과할 수 있지만 고리 표면에 착륙할 수는 없습니다.
물보다 낮은 평균 밀도
토성은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 단단한 표면이 없습니다. 평균 밀도는 약 0.687 g/cm³로, 물보다 평균 밀도가 낮은 유일한 행성입니다. 거대한 바다에 띄운다는 이야기는 밀도를 설명하는 비유이지 가능한 실험이 아닙니다. 구름 꼭대기 온도는 약 −178°C이고 11시간보다 짧은 자전 주기 때문에 적도가 부풀어 있습니다.
안쪽으로 갈수록 압력이 높아져 암모니아 얼음 구름 아래에 액체 수소와 금속 수소가 이어지고, 중심에는 암석과 얼음이 풍부한 영역이 있습니다. 아래로 가라앉는 헬륨 방울은 토성이 햇빛으로 받는 것보다 많은 에너지를 방출하는 이유 중 하나일 수 있습니다.
북극의 육각형
보이저는 1980년대 초 거대한 육각형 무늬를 발견했고 카시니는 여러 해 동안 이를 관찰했습니다. 폭 약 3만 km인 빠른 제트기류가 북극을 둘러싸며 바람은 시속 300 km를 넘습니다. 서로 상호작용하는 흐름이 특이한 모양을 유지하는 것으로 보이지만 자세한 원리는 지금도 연구 중입니다.
카시니-하위헌스의 13년
1997년 10월 15일 발사된 카시니는 2004년 7월 1일 토성 궤도에 들어갔습니다. 하위헌스는 2005년 1월 14일 타이탄에 착륙해 지구에서 가장 먼 연착륙 기록을 세웠습니다.
카시니는 13년 동안 거의 300번 공전하며 60만 장이 넘는 영상을 보냈습니다. 2017년 ‘그랜드 피날레’에서는 행성과 고리 사이를 22차례 통과했고, 생명 가능성이 있는 위성들을 오염시키지 않도록 9월 15일 토성 대기에 계획적으로 진입하며 임무를 마쳤습니다.
놀라운 위성 가족
2025년까지 274개의 위성이 확인됐습니다. 지름 약 5,150 km인 타이탄에는 두꺼운 대기와 메테인 호수가 있습니다. 엔셀라두스의 분출 기둥은 얼음 아래 바다의 물질로 E 고리를 채웁니다. 두 가지 색으로 나뉜 이아페투스와 거대한 충돌구의 미마스도 각각 전혀 다른 세계입니다.
