재미있는 과학> 소행성 충돌
2135년 지구, 소행성 충돌? …NASA, 파괴나 궤도 변경 논의 중
최근 전 세계가 중국의 실험용 인공위성 ‘텐궁(天宮) 1호’ 때문에 잔뜩 긴장했어요. 통제 불능 상태로 추락하는 텐궁 1호가 지구에 떨어질 경우 자칫 대형 사고로 이어질 수 있기 때문이죠. 다행히 텐궁 1호는 지난 2일 오전 9시쯤 남태평양에 떨어진 것으로 밝혀졌는데요. 이로 인해 수명을 다한 인공위성이나 소행성 등 지구를 위협하는 물질에 대한 관심이 높아졌답니다.
현재 미국 항공우주국(NASA)이 주목하고 있는 ‘지구 위협 물질’은 바로 소행성 ‘베누(Bennu)’예요. 나사가 최근 미국 일간지 워싱턴포스트 등에 “베누가 오는 2135년 지구와 충돌할 가능성이 있다”고 밝혔기 때문이지요. 그렇다면 대체 소행성이 무엇이기에 지구를 향해 날아오는 걸까요?
❍태양, 행성, 그리고 소행성
소행성(小行星)은 말 그대로 ‘작은 행성’ 또는 ‘행성과 비슷한 작은 천체’예요. 먼저 행성이란 우리가 사는 지구나 수성, 금성, 화성처럼 둥그런 ‘구(球)’ 형태를 이룬 채, 태양과 같은 항성 주위를 돌고 있는 천체를 말하지요. 태양계에는 지구를 포함한 총 8개 행성이 태양 주위를 돌고 있어요.
소행성도 태양 주위를 돌고 있지만 모양이 둥글지 않고 제각각이에요. 그 이유는 소행성 크기가 작아 모양이 구 형태를 이룰 만큼 중력이 크지 않기 때문이랍니다. 동그란 구 형태는 천체의 중력이 아주 강력해야 만들어질 수 있거든요. 모래알 수준부터 지름 수백km에 이르는 것까지 크기도 다양하지요.
태양계에서 소행성이 가장 많은 곳은 화성과 목성 사이 ‘소행성대’예요. 태양계에서 가장 큰 비(非)구형 소행성인 ‘메스타’, 왜소행성 ‘세레스’를 포함한 소행성 약 23만개가 이 구역에서 태양을 중심으로 돌고 있어요. 목성의 거대한 중력에 붙잡혀 있기 때문에 소행성대를 거의 벗어나지 않아요.
하지만 때론 지구가 태양 주위를 도는 궤도(공전궤도)를 가로지르면서 공전하는 소행성들도 있어요. 이런 소행성을 지구에서 가깝게 지나가는 소행성이라는 의미로 ‘지구 근접 소행성’이라 불러요. 바로 이 지구 근접 소행성이 지구와 충돌할 위험성이 있는 천체들인데, 약 1만5000개 이상 있는 걸로 추정돼요.
물론 지구 근접 소행성이라 해도 대부분은 지구와 충돌하지 않고 자기 공전궤도를 따라 안전하게 회전합니다. 하지만 가끔 자기 공전궤도를 지나면서 지구와 만나거나 지구의 중력에 이끌려 대기층을 뚫고 지구에 떨어지는 경우가 있어요. 다행히 크기가 작은 소행성들은 대기층을 통과할 때 대기와 마찰을 일으켜 거의 다 타버리는데요. 간혹 마찰역에 타버린 후에도 일정한 덩어리가 남는 큰 소행성들도 있어요. NASA는 바로 이러한 충돌을 걱정하고 있는 거랍니다.
❍지구를 위협하는 소행성의 위력
소행성은 왜 위험한 걸까요? 과학자들은 소행성이 떨어지면서 발생할 충격파(지진등)도 문제이지만, 충돌 후 지구에 찾아올 ‘핵겨울’이 핵심적인 위협이라고 보고 있어요. 핵겨울이란 핵전쟁이 일어날 때 나타나는 기나긴 저온(低溫) 현상으로, 1980년대 이후 소행성 충돌 등 다양한 충격을 설명할 때 쓰이는 용어이지요.
소행성이 지구에 충돌하면 소행성과 부딪힌 지각의 암석들이 잘게 쪼개져 하늘로 솟아올라요. 이 알갱이들은 엄청난 먼지 등과 결합해 오랜 시간 지구 대기권을 떠돌며 햇빛을 막고 지구의 기온을 떨어뜨릴 수 있지요. 이 현상이 바로 핵겨울이에요.
핵겨울이 찾아오면 낮은 기온 때문에 식물이 시들어버리고, 그로 인해 초식동물과 육식동물까지 사망해 전체 생태계가 망가질 수 있어요. 미국 국립대기환경연구소에선 지름 1km가 넘는 소행성이 지구와 충돌할 경우 핵겨울을 넘어서는 ‘빙하기’가 찾아올 수도 있다고 경고했지요.
1999년 발견된 베누는 지름이 약500m 정도로 추정되는 소행성이에요. 서울 롯데월드타워 높이(555m)와 비슷한 크기로, 태양 주위를 약 436일 주기로 돌고 있지요. 이 정도 천체가 충돌했을 때 나오는 파괴력은 1945년 일본 히로시마에 떨어진 원자폭탄의 약 8만배에 달한다고 해요. 충돌한 지점을 중심으로 반경 8km 이내에 있는 사람들은 살아남기 힘들고, 살아남았다 해도 한동안 이어질 핵겨울을 이겨내야 한다는 것이지요.
❍부숴버리거나 진행 방향을 바꾸거나
소행성 충돌을 막는 가장 단순하고 확실한 방법은 우주로 핵폭탄을 보내 소행성을 직접 부숴버리는 거예요. 최근 모스크바 물리학기술연구소를 중심으로 한 러시아 연구팀은 소행성과 똑같은 구조와 재질을 가진 15분의 1짜리 모형을 만들어 이를 레이저로 파괴하는 실험을 했어요. 그 결과 지름 200m짜리 소행성을 파괴하려면 약 300만t 이상의 핵폭탄이 필요하다는 결론이 나왔답니다.
하지만 파괴 작전이 마냥 좋은 건 아니에요. 소행성을 부수는 데 성공했다 해도 파편들이 지구로 날아와 또 다른 위협이 될 수 있어요. 핵폭탄이 제대로 작동하지 않거나 소행성을 제대로 부수지 못할 가능성도 고려해야 하지요.
그래서 나온 방법이 ‘소행성 궤도 바꾸기’예요. 우주선 등을 빠른 속도로 소행성에 부딪쳐 소행성의 공전 방향을 바꾸는 거죠. 초속 수십~수백km 속도로 돌고 있는 소행성 궤도를 정밀히 계산하고 다른 천체에 영향을 주지 않는 방향으로 소행성을 쳐야 한답니다.
NASA는 조만간 약 8.8t짜리 무인 우주선을 보낼 계획이라고 해요. 이 우주선을 베누와 충돌시켜 공전궤도를 바꾸거나 핵폭탄으로 베누를 부숴버린다는 계획이지요. 그리고 어쩌면 2135년이 오기 전 베누의 충돌을 막을 수 있는 더 좋은 방법이 나올지 모른답니다.
김은영. 과학칼럼니스트
기획ᐧ구성=박세미 기자(rana@chosun.com)
- 조선일보 2018. 4.04.(수)
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통제 불능이던 중국의 실험용 인공위성 ‘텐궁(天宮) 1호’ 때문에 마음 졸이던 것이 떠오르네요. 한시름 놓았는데 소행성 베누가 2135년 지구와 충돌할 가능성이 있다니 걱정이 됩니다. 그때에는 제가 지구에 없겠지만 우리 인류가 큰 어려움 없이 행복하게 살기를 바라는 마음은 변함이 없기에, 그날이 오기 전에 베누의 충돌을 막을 현명한 방법을 찾아내길 간절히 바랍니다.