소행성 (Asteroid)

소행성

태양계의 구성원 중에는 행성이나 위성같이 큰 천체도 있지만 작은 천체도 있습니다. 소행성, 유성체, 미행성, 혜성이 그것인데요. 오늘은 소행성에 대해 알아보겠습니다. 소행성은 태양계 형성 시기에 행성이 되지 못한 행성 잔여물을 말합니다. 크기가 큰 소행성은 지름이 수백km에 달하지만, 크기가 작은 소행성은 사람 주먹만 한 것도 있습니다. 크기와 모양이 워낙 다양해서 그 개수를 파악하는 것조차 어려움이 있죠. 연구자들은 태양계 내에 소행성이 적어도 수백만 개 이상 있을 것으로 추정하고 있습니다. 대한민국은 소행성 관측의 강국입니다. 우리나라는 소행성 관측을 위한 망원경을 남아공에 1대, 호주에 1대, 칠레에 1대에 설치해 24시간 소행성 감시 체계를 구축했는데요. 소행성 탐사선을 보내는 것도 계획하였는데, 이는 후술하겠습니다.  

 

소행성과 혜성의 차이

소행성은 광물로 이루어진 암석 덩어리입니다. 혜성에도 암석 성분이 있지만 그 중심핵 성분이 얼음덩어리, 가스, 먼지 등의 휘발성 물질로 이루어져 있어 꼬리를 갖고 있습니다. 꼬리는 태양 복사압과 태양풍 때문에 태양과 가까울수록 길어진다는 특징을 갖고 있습니다. 혜성이나 소행성의 잔해가 지구로 떨어질 때 대기에서 타면 별똥별이라 부르고, 남아서 바닥에 떨어지면 운석이라 부릅니다.

 

소행성대

태양계에는 소행성대라는 지역이 존재합니다. 말 그대로 소행성이 집단을 이뤄 모여있는 곳이죠. 태양계에서 가장 큰 행성인 목성의 중력에 묶여있기 때문에 화성과 목성 사이에 있습니다. 소행성대에는 왜행성이자 가장 큰 소행성이기도한 세레스(Ceres)가 있습니다. 지름이 약 950km, 질량도 전체 소행성대의 약 1/3을 차지할 만큼 무겁습니다. 물론 질량은 상대적인 것이라 달과 비교하면 약 1.3%밖에 되지않습니다.  화성-목성 소행성대에 있지 않고 따로 소행성군을 이뤄서 태양을 공전하는 소행성들도 있는데요. 트로이 소행성군은 목성과 비슷한 궤도로 공전하는 두 무리의 소행성들을 일컫습니다. 지구에도 세 무리의 소행성군이 존재합니다. 

 

소행성 광물 채굴?

2011 YW158이라 불리는 작은 소행성이 지구 근처를 지나갔을 때 일부 사람들은 지구와 충돌하지 못해 안타깝다는 웃지 못할 이야기를 전한 바 있습니다. 바로 이 소행성에 엄청난 양의 백금이 매장되어 있었기 때문이었는데요. 현재 지구에서 발견되는 대부분의 금이 아주 예전에 소행성의 충돌로 생겼다는 것, 알고 있으셨나요? 이 때문에 소행성에서 광물을 채굴하려는 아이디어는 예전부터 있었습니다. 얼핏 들었을 때는 솔깃한 생각이지만, 안타깝게도 현실 가능성은 제로에 가깝습니다. 광물 채굴 자체에 대한 기술은 마련되어 있습니다. 하지만 현재 기술로는 많은 양을 채굴해 오지 못할뿐더러 탐사선, 채굴 장비, 로켓 발사 등의 개발비가 너무 비싸 투자 대비 이익이 발생하지 않는다는 것이 관계자의 설명입니다. 소행성 광물 채굴은 아직은 먼 이야기라고 볼 수 있겠습니다.  

 

소행성 충돌

소행성 충돌하면 뭐가 가장 먼저 떠오르시나요? 아마도 공룡 멸종일 것입니다. 기원전 6,600만년전, 지름 15km 내외의 소행성이 멕시코 유카탄반도에 충돌했습니다. 충돌로 거대한 충격파가 발생하였죠. 이 때문에 대량으로 일어난 먼지가 대기권을 덮어 태양 빛이 통과하지 못해 지구는 차갑게 식기 시작했습니다. 빙하기가 찾아온 것이죠. 결국 갑작스럽게 온 빙하기가 공룡 멸종의 직접적인 원인이 되었습니다. 과거에는 과학자들이 공룡 멸종의 원인을 두고 다양한 가설을 펼쳤지만, 현재는 소행성 충돌설이 정설로 받아들여지고 있습니다. 이처럼 지구에서 사는 생명체 입장에서 소행성이라는 천체는 위험 요소입니다. 냉정히 말하면 지구는 운석들의 충돌을 피할 수 있는 안전지대가 아닙니다. 현재도 거의 매일 작은 운석들이 지구로 떨어지고 있죠.

 

NEO(근지구천체)와 최근 충돌 사건

소행성과 혜성 가운데 근일점 거리가 1.3AU(약 1억9천5백만km)보다 가까운 천체를 NEO(Near Earth Object, 근지구천체)라 합니다. 1908년 6월 30일, 러시아 시베리아 퉁구스카 강 유역 밀림에 반지름이 약 40m 정도 되는 소행성이 공중에서 폭발했습니다. 그 여파로 산림 2150㎢ 내 나무 약 7천만 크루가 초토화됐습니다. 다행히도 인명피해는 없었습니다. 2013년 2월 15일에는 이번에도 러시아 첼랴빈스크 상공에서 천체가 폭발하면서 약 1,500명의 부상자가 발생하였고 건물이 부서지는 등의 막대한 피해가 발생했습니다.

 

소행성 충돌 방지 방안

소행성 충돌을 막는 영화 하나를 떠올려 보시라고 말씀드린다면 아마겟돈을 많이 말씀하실 겁니다. 소행성에 핵무기를 심어 소행성을 폭발시켰었죠. 그렇다면 과연 이 방법은 합리적인 방안일까요? 아쉽게도 소행성에 핵을 터뜨리는 방안은 거의 폐기되었습니다. 폐기된 이유로는 첫 번째, 핵을 실은 발사체가 지구 상공에서 폭발할 위험이 있다. 두 번째, 소행성에 핵을 터뜨리는 게 성공했다 할지라도 중력으로 수많은 잔해들이 지구로 오면 더 큰 위험을 줄 수 있다. 이러한 문제들로 요즘은 소행성 충돌을 방지하는 다른 방안들이 제시되고 있으며, 실제로 실행한 방안도 있습니다.  

• 1. 일찍 발견하는 것이 가장 중요합니다. 전 세계의 과학자들이 참여하는 잠재적 위협 소행성(PHA) 감시 조직이 활동하고 있습니다.
• 2. 소행성보다 더 크고 무거운 우주선을 접근시켜 우주선의 중력으로 소행성의 궤도를 변경하는 방법이 제안된 바 있습니다.
• 3. 여러 대의 로켓을 발사해 소행성에 고정한 뒤 연료 분사를 통해 궤도를 바꿔 지구를 벗어나게 하는 방법도 연구되고 있습니다.
• 4. 우주발사체를 소행성에 충돌시켜 소행성의 궤도를 바꾸는 방법이 있습니다. 이 방안은 실제로 DART(Double Asteroid Redirection Test)미션라는 이름으로 실행되었습니다.

DART(쌍소행성 궤도 수정 실험) : 22년 9월 26일, NASA에서 디디모스의 위성인 디모포스를 대상으로 지구의 충돌을 막기 위해 다트 우주선을 발사했습니다. 우주선의 충돌로 디모포스의 궤도가 변경한 것을 확인하면서 지구를 보호할 수 있는 실질적인 방법임을 과학적으로 입증했습니다.

 

아포피스(99942 Apophis)

2000년대 초반, 지구 충돌 가능성이 높은 소행성 중 하나로 아포피스가 지목돼 화제가 된 적이 있습니다. 예상 접근 시기는 2029년 4월 13일로 오늘 기준으로 5년 6개월밖에 남지 않았네요. 그러나 이후 지구 충돌 가능성이 희박한 것으로 밝혀졌습니다. 충돌 가능성이 작음에도 이 소행성을 주시하고 있는 건 작은 천체이기 때문입니다. 작은 천체는 외부 환경(인공위성이나 우주 잔해 등)에 의해 얼마든지 궤도가 변경될 수 있기 때문이죠. 주요 과학 강국에서 아포피스 탐사선을 발사하자는 움직임이 있었습니다. 우리나라 한국천문연구원에서도 작년에 아포피스 탐사선을 2028년에 발사한다는 계획을 제출했습니다만, 예비 타당성 조사에서 고배를 마셔 아쉽게도 탐사 계획은 취소됐습니다. 그러나 올해 초 국내 한 언론사가 항공우주연구원이 아포피스 탐사선 개발에 착수했다는 단독 기사를 보도했습니다. 이후 항우연의 입장이 나온 것은 없지만, 만약 아포피스 탐사선 계획이 본격적으로 실행될 경우 대한민국의 우주 개발이 한 걸음 더 나아갈 것으로 기대하고 있습니다.