금성
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1. 개요
金星 / Venus
'''금성'''은 태양계의 두번째 행성이다. 지구에서 관측할 수 있는 천체 중에서 3번째로 밝다. 첫 번째는 태양, 두 번째는 달이므로 흔히 사람들이 생각하는 '별' 중에서는 가장 밝은 천체인 셈이다.
2. 물리적 성질
2.1. 밝기
가장 밝을 때의 금성은 겉보기 등급 -4.9로, 지구에서 관측할 수 있는 천체 중에서 3번째로 밝다.[5] A형 주계열성인 시리우스보다 25배 이상 밝다.[6] 색깔도 밝은 노란색이라 매우 화려하기 때문에 비너스나 루시퍼처럼 아름다운 신들의 이름을 가지고 있다. 금성의 태양빛 반사율이 약 70%로, 태양계의 모든 천체 중에서 가장 높은 것도 한 몫한다.
2.2. 자전과 공전
자전 주기는 243일이며, 공전 주기는 225일이다. 특이하게도 자전이 공전보다 늦는다. 그리고 거꾸로(동쪽에서 서쪽으로) 자전한다. 즉 금성에서는 정말로 해가 서쪽에서 뜬다.[7]
기묘하게도 금성의 태양일은 지구와 금성의 회합 주기의 5분의 1과 거의 정확히 일치한다. 이것이 지구의 영향으로 궤도 공명이 일어났기 때문인지, 아니면 순전히 우연의 일치인지는 아직 밝혀지지 않았다.
3. 대기
지구 온난화를 언급하면서 자주 회자되는 행성이며, 실제로 온실효과의 표본이다. 대기의 대부분이 이산화탄소이며, 엄청난 온실효과로 인해 지표의 기온은 '''무려 459℃'''에 달한다. 또한 대류권이 지표에서 '''80km'''까지 존재하기에 엄청난 힘의 대류운동이 일어나 평균 풍속이 '''360m/s'''나 된다. 태풍 매미의 풍속이 50m/s였다는 걸 생각하면 금성의 풍속은 상상하기 어려울 정도로 강력하다. 게다가 금성의 대기 압력은 92bar로, 지구 대기의 90배가 넘는 고압의 대기임을 감안하면 금성의 풍속은 빠를 뿐더러 엄청난 운동 에너지를 보유할 것이다.
더군다나 구름이 온통 고농축 황산이라 비가 내릴 때는 황산비가 내린다. 물론 황산비는 내리다가 뜨거운 이산화탄소 대기의 열기 덕분에 다시 증발해서 왔던 곳으로 돌아가고, 다시 쏟아지다가 증발하면서 올라가는 걸 반복하기 때문에 단 한 방울도 땅에 도착하지 못한다. 지옥이 따로 없다. 그러니까 '''하늘에서 비가 내리긴 하는데, 땅바닥은 바싹 타들어간''' 행성이다. 해당 상황이 이해가 잘 되지 않는다면 구글에 virga를 검색해보자. 지구에서 발생하는 유사한 현상이다.
다만 황산 구름이 존재하는 대기층은 금성치고 기압이나 온도, 구성 물질 비율이 미생물 따위가 살 정도로 안정적이기 때문에, NGC의 우주의 미스테리 다큐멘터리를 보면 황산구름 속에서 미생물이 살 가능성이 분명히 존재한다고 한다. 실제로 천문학계에서 금성의 대기층에 미생물이 살고 있을 가능성에 대해서는 여러 가설이 많지만, 일단 긍정론과 부정론으로 나눌 수 있다.
- 긍정하는 입장: 금성의 대기층에 수증기가 없다는 이유로 미생물이 살 가능성이 없다는 반론이 있으나, 이는 어디까지나 "생물"의 정의를 지구에 편의적인 기준으로 잡았을 때만 그런 것이다. 황산 분자의 경우 물 분자와 마찬가지로 VSEPR 구조가 일직선으로 형성되지 않으며, 따라서 생물체가 탄생하기 위한 용매로서는 물에 못지 않은 효율성을 가지고 있다. 그렇다면 금성의 황산 구름에 맞게 발생하여 황산을 용매로 하는 생물체가 충분히 있을 수 있다.
- 부정하는 입장: 위의 주장은 애당초 금성의 대기층이 황산 구름으로 이루어지게 된 첫 원인을 파악하지 못하고 나오는 주장이다. 상술했듯 금성은 자기장이 매우 미약하여 태양풍에 직격으로 얻어맞는 상황을 전혀 피할 수가 없으며, 따라서 금성이 현재 가지고 있는 대기층 또한 안정적으로 유지되는 것이 아니라 매번 태양풍에 의해 크게 손상되고 다시 회복되기를 반복한다. 또한 이 과정에서 황산 구름이 메인이 되는 이유는 결정적으로 금성의 화산 활동으로 인해 보충되기 제일 쉬운 물질이 황산이기 때문이다. 이를 종합해서 보면 금성의 생물체가 황산을 용매로 하는 구조로 발생했다고 해도 태양풍의 위협이 지속되는 한 도무지 생물로서 안정적으로 진화할 수 있는 환경이 아니다.
그리고 만약 당신이 금성에 발을 딛는 순간 보이는 건 흐릿한 풍경 뿐이다. 기압이 기압이다 보니 햇빛이 대기에 마구 산란되어 상이 온통 흐려지기 때문이다. 하지만 흐릿하게 보이긴 해도 공기 자체는 이물질 없이 굉장히 맑은 편.
2020년 9월, 생명체의 간접적인 증거인 포스핀(PH3)[8]이 금성 대기에서 발견되었다. 연구진에 따르면 다른 비생물적인 경우를 상정해봤으나 경우가 없다고 하며, ("The presence of PH3 is unexplained after exhaustive study of steady-state chemistry and photochemical pathways, with no currently known abiotic production routes in Venus’s atmosphere") 이 논문이 사실일 경우 금성에 생명체가 존재할 가능성이 매우 클 것이다. #
4. 관측
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금성은 지구보다 공전 궤도가 작으므로, 지구에서 볼 때 태양을 따라 다니는 것으로 보인다. 그래서 해가 뜨기 전이나 진 직후에 잠시 동안만 볼 수 있다. 가장 오래 관측할 수 있는 경우는 당연히 천구상에서 금성이 태양과 가장 멀리 떨어져있을 때, 즉 금성을 중심으로 태양과 지구가 약 47도 각도로 위치하였을 때이다. 이때를 최대 이각이라고 한다. 금성의 빛은 태양의 빛을 반사하는 것이기 때문에 최대 이각일 때 지구에서 보면 반쪽만 태양 빛을 받아 반달과 같은 모양이 된다.
같은 원리로 금성이 지구에 가까워지는 시기에는 금성이 태양보다 앞에 있기 때문에 지구에서 볼 때 금성의 밤 부분을 더 많이 보게 되며, 초승달 모양으로 보이게 된다. 반대로 가장 멀어질 때는 심심한 동그라미 모양. 당연하지만 지구에 가까워지는 초승달 시기에는 그만큼 금성의 크기도 크게 보인다. 쌍안경으로도 초승달 모양을 확인할 수 있을 정도. 하지만 초승달에 가까워질수록 천구상에서 태양-금성 간 거리가 짧아지기 때문에 볼 수 있는 시간이 짧아진다.
금성이 가장 밝을 때는 최대 이각 전후로 한 달 정도이다. 금성이 밝은 이유는 지구에서 가깝기도 가깝거니와 반사율이 높은 두터운 대기층이 금성을 빽빽이 뒤덮고 있어 태양 빛을 더 많이 반사시키기 때문. 사실 딱 최대 이각 때 보면 반달보다 더 부풀어보이는데, 이것도 대기층이 빛을 산란시켜 번지게 하기 때문이다.
5. 탐사
5.1. 초기
1960년대 초까지만 해도 사람들은 금성을 아열대 기후를 가진 '''지상낙원'''으로 상상했다. 미국의 어떤 천문학자들은 "플로리다 해변 같은 날씨가 아닐까?" 하고 생각했다나. 소련의 베네라 탐사선을 통해 흑체 복사 온도를 계산해보니 표면 온도가 '''영상 27도(300K)''' 정도였다. 그러나 현실은 지옥 그 자체였다. 금성의 두터운 대기가 폭발적 온실효과를 일으킨 결과가 지금의 모습.
현재 금성에서 이산화탄소를 제거하고 대기량을 지구만큼 줄이면 실제 온도가 40도~60도는 나온다. 이 정도면 물도 존재하고 식물과 미생물도 살 수 있고, 인간도 우주복을 입고 열보호 장치가 있다면 살 수 있다. 참고로 흑체 복사 온도를 통해 산술적으로 계산한 지구의 온도는 '''255K(영하 18도)'''이다. 튼튼한 온실효과 덕분에 30도 이상 올라가 따뜻한 행성이 되었다.
소설에서 '금성인'은 화성인에 비하여 소재로서 관심이 낮은 분위기였지만, 그럼에도 간간이 금성인을 주제로 한 작품은 나왔다. 그러다 소련의 베네라 시리즈 탐사선(7~16호)이 사실을 밝혀주면서 거의 사라졌다. UFO를 목격했고 외계인들과 직접 만났다고 주장하는 사람들 중에서도 금성인을 만났다는 사람들이 많다. 대표적으로 비행접시라는 말을 처음 만들어낸 조지 아담스키. 요즘에도 이런 말을 하는 사람들이 있다. 어떻게 살았냐고 물으니까 '''"땅굴 파서 숨어있다는군요"'''라고 대답했다나 뭐라나...
그나마 찾는다면 네뷸러 상을 받은 로저 젤라즈니의 '그 얼굴의 문, 그 입의 등잔' 같은 작품이 있다. 금성인은 아니지만 금성에 사는 네시를 연상케하는 괴물을 잡는 스토리로, 1965년에 상을 받았다. 그리고 2년 후, 소련의 베네라 계획이 시작되었고 금성은 마지막 판타지까지도 산산조각 나버렸다. 안습. 그래선지 이 작품을 표제작으로 했던 단편집은 한국 번역될 때 '''화성'''을 배경으로 한 '전도서에 바치는 장미'에 제목을 뺏겨 버렸다.
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금성의 미래 탐사는 풍선을 통한 탐사가 될 것이다. 지상은 지구의 90배에 달하는 어마무시한 기압이 짓누르는 상황에서 섭씨 465도에 달하는 미친 듯한 고온과 '''초속 100m'''가 넘는 미친 듯한 폭풍이 몰아치는 지옥이기 때문에, 연약한 탐사선 따위는 도저히 버틸 수가 없어 지금까지의 기술과 이론으로 봤을 때 이 방법이 가장 현명하다. 처음으로 착륙해서 교신하는 데 성공한 베네라 7호는 고작 35분만에 통신이 두절되었고, 그나마 가장 오래 버텼던 베네라 13호도 127분이 한계였다. 과거 소련에서도 베가 1, 베가 2 탐사선을 보내 풍선을 통해 공중에 띄우는 방식으로 탐사를 성공한 적이 있다. 이들은 각각 공중에서 10,000km 정도를 이동한 뒤 통신이 두절되었다.
5.2. 마리너 계획
1962년 12월 14일, 같은 해 8월 27일에 발사된 미국의 금성 탐사선인 '''마리너 2호'''가 금성에 최초로 근접 비행을 했는데, 탐사선이 적외선으로 행성 표면을 스캔한 결과 표면 온도가 무려 섭씨 450도나 된다는 것이 밝혀졌다. 게다가 1967년 소련의 '''베네라 4호''' 우주선이 금성 대기권으로 강하하던 중, 24km 상공에서 금성의 엄청난 대기압을 견디지 못해 폭발함으로써 행성의 환경이 얼마나 가혹한지 알게 되었다.
사실 같은 해에 미국에서도 '''마리너 5호''' 탐사선을 금성으로 접근 비행시켜서, 탐사선이 금성 뒷면으로 통과할 때 나타나는 탐사선 전파 강도 변화를 측정해 금성 대기압을 계산해본 적이 있었다. 그 결과 금성 대기압은 지구의 대기압의 90배에 해당한다는 것이 밝혀졌다. 하지만 때가 냉전이었으므로 러시아 과학자들은 베네라 4호가 금성에 착륙했다고 억지를 부렸으나, 결국 마리너 5호의 탐사 결과 때문에 베네라 4호가 금성 착륙에 성공한 게 아니라 금성 대기권 탐사에 성공했다고 말을 바꿔야 했다.
어쨌든 그동안 금성인 존재설이나 생명체 존재설은 죄다 거짓임이 드러났다.
5.3. 베네라 계획
소련은 1961년부터 1984년까지 금성에서 자료를 얻기 위해 탐사선을 보내기 시작했다. 베네라 1호부터 16호까지 탐사선을 보내 금성의 데이터를 수집했는데 1호, 2호는 지구 궤도를 벗어난 후 통신 작동 불능으로 실패해 베네라라는 이름을 부여 받지 못했다.
여러 번의 실패를 거듭한 이후 1965년 11월 16일 발사된 베네라 3호가 약 4개월 만에 금성의 대기에 진입해 지면에 충돌하였다. 이로써 베네라 3호는 인류가 만든 물체 중 처음으로 다른 행성에 충돌 시킨 물체가 되었다.
그 후 4호에서 6호까지 탐사선을 보내 대기를 측정하고 표면 위 거리를 좁혀 나가기 시작했다. 물론 이 사이에도 지구 궤도 탈출에 실패한 탐사선들도 존재했다. 이 실패한 탐사선들은 '코스모스'라는 명칭이 부여되었다. 코스모스는 지구 궤도를 도는 인공위성에 붙이는 이름이기도 하다.
그리고 마침내 1970년 12월에 베네라 7호를 금성에 제대로 착륙시켜 23분간 자료를 수집하는 데 성공했다. 강하 속도가 60km/h로 매우 빨라 거의 지면에 처박힐 정도였지만[9], 다행히 고장이 나지 않고 무사히 데이터를 전송시킬 수 있었다고 한다. 원래는 지표면의 사진을 찍어 전송해야 했지만, 불안정한 착지로 인하여 안테나의 방향이 지구가 아닌 다른 곳으로 향해있어 안타깝게도 실패하였다. 베네라 9호와 10호를 착륙시키고 나서야 사진을 전송하는 데 성공할 수 있었다.
베네라 11호와 12호는 둘 다 카메라 작동에 실패하였지만 12호는 110분 동안 생존하였고, 번개로 의심되는 현상을 기록하기도 했다.
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소련의 금성 탐사선 베네라 13호 탐사선이 촬영한 금성 표면. 사진 중 오른쪽 사진의 중간 부분을 보면 뭔가가 떨어져 나간 것을 볼 수 있다. 이는 탐사선의 열 차폐막 부품 중 하나로, 이 때문에 실제 탐사 시간은 예정 시간보다 한참 짧아졌다. 그리고 하늘이 말 그대로 노랗게 보이며, 가시거리도 짧아서 어떤 의미론 공포심을 불러일으키기도 한다.
1982년 3월에 금성에 도착한 '''베네라 13호'''는 동체에 티타늄을 사용하고, 카메라 렌즈는 수정으로 깎은 데다, 액체 질소 냉각 시스템까지 탑재하여 금성의 열기를 견딜 만반의 준비를 갖추었다. 예상 한계치는 30분 남짓이었으나 다행히 127분간 동작할 수 있었고, 금성의 표면을 컬러 사진으로 촬영하여 전송하는 공적을 세웠다. 물론 지금은 금성의 열기를 견디지 못하고 완전히 망가진 잔해 수준이 되었을 것으로 추정된다.
보름 정도 간격으로 비슷한 시기에 발사된 14호도 쏠레아이트 현무암을 발견하는 성과를 거두었다.
15호와 16호는 거의 비슷한 시기에 발사되어 레이더 지도를 작성하였고, 1985년 6월 베가 1호, 2호를 끝으로 베네라 프로젝트는 종료된다.
5.4. 베네라-D 계획
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NASA 안팎에서는 금성 탐사도 본격적으로 시도해보자는 여론이 점점 힘을 얻었다. 2017년 12월 20일 NASA의 뉴 프런티어 프로그램 차기 미션 발표가 나왔는데, 여기서도 금성 탐사 컨셉 연구들은 모두 최종 후보에선 탈락했다. 다만 금성에 두 대의 착륙선을 보내는 VICI 미션이 기술 보완 대상으로 지정되며 완전 취소가 아닌 일정 수준의 기술 연구 지원금을 받게 되었다. # 이에 대해 Planetary Society 등지에서 행성과학자와 우주탐사 저널리스트들의 반발이 좀 심했다. (Emily Lakdawalla의 트윗), (David Grinspoon의 글)
수억 달러 들여 탐사선 만들어 한 번 보내놓으면 몇 년이고 탐사가 가능한 화성과 달리, 금성 지표면 탐사는 현재 기술로는 아직까지 수억 달러 들여 탐사선 만들어 보내놔도 1시간을 못 버티고 박살이 나서 금성 탐사는 투입 자본 대비 연구 효율이 극악이다. 착륙선 말고 궤도선을 만들어 보내도, 그 두꺼운 금성 대기 때문에 수박 겉핥기 식으로 여러 관측 센서로 금성 지도나 만드는 일 등 금성의 겉부분만 대충 훑는 수준의 연구밖에 안 돼, 궤도선 제작도 태양 탐사궤도선이나 목성 탐사궤도선 계획에 밀려 별 주목을 끌지 못하고 있다. 이 때문에 가시적인 성과를 내야 하는 각 국 우주국 입장에서 금성은 돈만 더럽게 처먹고 과학적 성과는 별로 건져낼 게 없는 불모의 영역이다.
그래서 금성 탐사는 금성 탐사에서 화성과는 반대로 유독 일이 잘 풀리던 러시아(구 소련) 정도나 관심을 가지고 있다. 실제로 차기 금성 지표면 탐사선 발사 계획은 러시아가 2026년에 발사할 신-베네라 착륙탐사선 계획이다.
그러던 중 NASA에서 LLISSE(Long-Lived In-Situ Solar system Explorer) 프로젝트를 공개하면서 금성 탐사의 여지가 부활했다. # 간단히 말해서, 금성의 환경에서 '''60일'''을 버티는 것을 목표로 탐사선 개발이 진행 중이다. 소련이 티타늄으로 탐사선을 도배하고도 2시간을 살짝 넘기는 데 그쳤는데, 어떠한 첨단 기술과 신소재를 사용하기에 60일을 버틸 수 있다는 건지 놀라울 지경.[10] 다만 NASA가 직접 금성 탐사를 하는 건 아니고, 상술한 러시아의 신 베네라 계획에 협조하여 러시아가 발사체와 우주선을 만들고, NASA가 LLISSE 탐사선을 제공하는 형식으로 갈 듯하다. # 금성의 가혹한 환경 때문에 탐사선 크기를 최소화시키고 카메라 탑재를 포기, 즉 '''사진 촬영을 포기'''하고 오로지 센서만을 탑재하여 금성의 상황을 관측할 예정이다.
결국 나사와 로스코스모스가 연합하여, 베네라-D 계획이란 이름으로 2020~2030년 사이에 금성 탐사 위성을 발사하는것으로 합의하였다. 탐사선은 NASA에서 제작한 기구형 비행체와 Roscosmos에서 제작한 착륙선으로 구성되며, NASA의 기구형 비행체가 Roscosmos의 착륙선을 내려 보내는 구조로 구성되어 있다. NASA의 기구형 탐사선은 그나마 온도와 기압이 낮은 금성의 대기를 비행하기 때문에 60일이라는 긴 수명을 가질 수 있고, Roscosmos의 착륙선은 기존의 베레나 계획에서 사용되었던 탐사선처럼 수명이 짧을 것으로 예상되나, 지표면에 직접 착륙하기 때문에 많은 정보를 보낼 수 있을 것으로 기대된다. 초기에 제거되었던 카메라도 다시 설치된다고 한다.
NASA에서도 독자적으로 계획 중인데 디스커버리 계획 15, 16번째 선정 대기 중인 베리타스(VERITAS)[11]와 DAVINCI[12]가 있는데, 이오 화산 탐사선과 해왕성 탐사선 트라이던트와 경쟁해야 할 상황에서 1개라도 선정할지는 미지수이다.
6. 기타
상당히 특이한 점이 많은 행성이기도 한데, 태양계에서 '''1 행성년이 1 행성일보다 작은''' 유일한 행성이다. 즉, 금성에서 살면 하루가 지나기 전에 1년이 먼저 지난다는 소리로, 공전 주기가 자전 주기보다 짧다는 뜻이다.[13] '''평균 기온도 태양계에서 가장 높다'''.
자전축이 '''177.3도'''로 180도에 가깝게 뒤집혔기 때문에 다른 행성들과 달리 시계 방향으로 자전한다. 금성이 만들어질 때 같은 공전 궤도를 돌고 있던 또 다른 행성이 합쳐졌거나, 외계에서 소행성이 날아와 충돌하면서 그 충격으로 반대로 돌아갔다는 설이 있다. 이중 전자의 경우 지구와 동일 궤도에 있던 다른 행성이 충돌해 달이 형성되었다는 설과 비슷하다.
이 두 가지 가설은 천왕성 같은 자전축이 비정상적으로 돌아가고 있는 행성에도 적용되며, 태양계가 만들어질 때 행성들의 재료(?)들이 모두 같은 방향으로 회전하고 있었다는 가설을 기반으로 한다. 쉽게 말하자면 작은 나선은하 모양이라고 생각하면 된다.
나이가 태양계의 타 행성과 비슷함에도 불구하고 크레이터의 깊이가 그렇게 깊지 않다. 왜냐하면 너무 뜨거워서 땅이 흐물흐물 녹아버리기 때문이다. 젤리나 녹은 고무 위에 난 자국이 비교적 빨리 메워진다는 걸로 이해하면 된다. 물론 개수로 치면 금성도 다른 행성들 못지 않다.
지구와 매우 물리량이 비슷한데, 크기와 지각 구성 물질도 지구와 비슷하다. 흔히 지구랑 비슷한 행성은 화성인 줄 알지만 사실 금성이 지구에 더 가깝다. 태양과 달을 제외하면 지구에서 가장 밝게 보이는 천체이기도 하고, 태양계 행성들 중 지구와의 평균거리도 가장 가깝다. 금성의 환경이 인간 친화적(?)이었다면 우주 개발의 방향은 화성이 아니라 금성으로 향했을 것이다. 거리가 가깝고 태양광으로 전력을 쉽게 공급받는 것은 우주탐사에서 큰 이점으로 작용한다.
단지 지구보다 태양에 가까웠다는 이유 때문에 불지옥이 된 불운한 행성이기도 하다. 그러나 금성의 지각 활동은 멈춰있는 상태로, 금성을 지금의 지구 위치로 옮긴다고 해서 지구처럼 생명이 살 수 있는 환경이 조성될 것이냐에 대해서는 회의적인 학설도 분분하다. 지구가 살아있는 행성인 이유는 적당한 거리뿐 아니라 끊임없는 지각 활동으로 물질이 활발히 생성 및 소멸하기 때문이다.
금성은 행성 형성 초기 과정에서 태양에 가까워서 냉각이 느렸고, 대기 중의 수증기가 바다가 되어 떨어지기 전에 태양의 강력한 자외선에 대기 중에 있던 수증기가 모두 분해되었을 것이라는 주장이 있었다.
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금성은 자기장이 매우 미약하다.
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지구의 자기장은 특이하게도 지구형 행성 중에 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 가스형 행성의 자기장 못지 않게 예외적으로 강한 게 특징이다. 지금 우리가 살아갈 수 있는 것도 이 자기장 덕분이다.
실제 금성에는 증기의 형태로 남아있는 수분조차 거의 없는데, 그 이유는 지구와는 달리 금성의 자전이 워낙 느려 자기장이 별로 형성되지 못한 탓에 태양에서 뿜어져 나오는 태양풍을 막아내지 못했기 때문이다. 태양풍은 대전 입자로 구성되어 있기 때문에, 액체성 외핵의 대류 활동과 빠른 자전 속도에 의한 다이나모 현상으로 인해 만들어지는 '''자기장이 있느냐 없느냐'''의 차이는 대단히 크다고 한다. 지구도 지구자기장이 없었다면 일찌감치 금성이 됐을 거라고.
정기적으로 불어 닥치는 태양풍은 태양계 최고의 자연 재해로 악명 높다. 유인 우주선 계획이 지지부진한 이유나 인공위성의 트러블도 보통 이것 때문이다. 이 태양풍의 부산물이 바로 오로라다. 보기에는 예쁘지만 그 안에는 생물을 전자레인지 속의 음식물처럼 만들어 버릴 흉악함이 있다. 태양풍이 제대로 부는 날에는 지구에도 온갖 전자기기들이 작동되지 않는 등 난리가 나곤 한다. 즉 자기장이 거의 없었던 금성은 가벼운 수증기는 모두 태양풍에 휩쓸려 금성 너머로 날아가버려서, 무거운 황산 등의 물질들만 남아 대기를 형성했기 때문이라는 것이 근래의 연구 결과다.
기압이 90기압이나 되는 것도 지구라면 액체나 고체 상태로 있을 물질들까지 400도가 넘는 높은 온도 때문에 죄다 증발해서 대기에 머무르는 상태로 행성을 이루고 있기 때문이다.
금성이 지금의 모습이 된 과정을 간단하게 정리하자면, 아래와 같이 설명할 수 있다.
알렉산드로 코레이아와 자끄 라스카르의 수치 해석 시뮬레이션에 따르면 태양계 생성 초기, 행성간 중력 섭동과 두꺼운 대기에 의한 조석력으로 금성의 느린 역행 자전이 설명 가능하다고 한다.
한편 최근에는 자전 속도보단 '''금성의 내부에서 대류가 발생하지 않아 자기장이 발생하지 않았다'''고 보고 있다. 금성의 자전 속도가 느리긴 하지만 자기장을 형성시키기엔 충분하다는 것. 지구 같은 경우에는 외핵과 내핵의 온도 차이로 인해 대류가 발생한다. 하지만 금성은 지질 활동이 일어나지 않아 내부의 열을 방출할 수 없기 때문에, 외핵과 내핵의 여부와는 상관 없이 미칠 듯이 뜨거워 내핵이 금속 상태로 존재할 수 없으며 대류가 일어나지 않는다. 아니면 애초에 화성처럼 이미 핵이 식어버렸을 가능성도 있다.
혹은 지구의 자기장 역전처럼 금성도 자기장 역전 중이라는 의견도 있다.
지구 기준에서 금성의 궤도를 관측하면 마치 오각성(펜타그램)을 그리는 듯한 궤도를 관측할 수 있다. 이를 그래픽으로 표현한 예시 영상. 국기 등에 잘 쓰이는 오각별은 원래 금성을 상징하는 표식에서 나왔다. 오컬트에서 오각성이 악마를 상징하는 요소로 자리잡은 것도 이 금성과 연관이 있다. 본래 중/근동 지역의 고대 종교에서 금성이 의미하는 신들이 있었는데, 이를 기독교와 같은 유일신교가 악마 숭배의 형태로 규정하면서 자연스럽게 오각성=금성=(다른 신들)=악마로 설정된 것.
러시아 베레나 탐사 계획을 통해 금성에서도 번개가 치는 것으로 알려졌다. 정확히는 탐사선이 천둥 소리를 녹음해서 지구에 전송했다. 물구름부터 황산구름까지 몇 겹의 구름층으로 이루어져 있는 목성 같이 기체로 이루어진 행성에도 번개가 치는데, 두꺼운 대기층을 가진 금성에도 번개가 칠 수 있을 것이라는 의미다.
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태풍도 존재한다. 극지에 생성된 태풍인데, 지구 허리케인 크기의 4배를 자랑한다. 길이는 약 2100km. 이런 초대형 태풍의 원인은 느린 자전 때문이다. 바람도 상당히 강하여 풍속 300km/h 이상이 상당히 흔한 편이다. 물론 죄다 황산 구름으로 된 데다 기압까지 90기압이니 엄청난 위력의 허리케인일 것이다. 1 m2 넓이의 면적에 가하는 압력을 계산해보면 대략 45톤의 풍압이 가해진다.[14] 1m2에 1톤이 작용할 때가 10기압이니, 무려 '''450기압'''이라는 무시무시한 수치.
금성의 느린 자전 속도는 태양에 의한 기조력과 두꺼운 대기에 의한 마찰, 지구를 비롯한 행성간 중력 섭동 등 여러 요인이 복합적으로 작용해서 발생했다는 게 정설로 받아들여지고 있다.
2006년 10월 칼텍의 알렉스 알레미와 데이비드 스테벤손은 수십억 년 전 금성은 최소한 한 개의 위성을 가지고 있었을 것이라는 연구를 발표하였다. 허나 지구와는 다르게 첫 대충돌 이후 또 다른 행성이 충돌해서 금성의 자전축을 아예 뒤집어버렸다. 자전축이 뒤집어지면서 위성과 금성 사이에 발생한 기조력으로 인해 위성이 운동량을 잃고 금성에 충돌해서 결국은 위성이 사라지게 되었다.
2019년 9월에 미국항공우주국(NASA) 고다드 우주과학연구소의 마이클 웨이 박사가 이끄는 연구팀으로부터 금성은 약 7억년 전 대격변을 겪기 전만 해도 20억~30억년에 걸쳐 물을 유지할 만큼 온화한 날씨를 갖고 있었고, 7억년 전까지는 유지되었다는 연구 결과가 나왔다. # 거기에 약 7억~7억 5천만년 전 금성의 80% 지역에서 바위들이 이산화탄소(CO₂)를 배출하는 대격변을 겪지 않았다면 지금도 온화한 기후를 유지하고 있을 수 있는 것으로 분석됐다. 금성이 현재 지구가 받는 태양 복사열의 두 배에 가까운 양에 노출돼 있지만, 현재 상황에서도 사실 온화한 기후를 가지는 게 가능하다는 것이다.
약 42억년 전 금성이 형성된 직후 급속한 냉각기가 끝나고 대기는 이산화탄소로 가득 차 있었지만, 이후 30억년 간 지구와 같은 길을 걸었다. 약 7억년 전쯤부터는 지금의 지구처럼 이산화탄소와 메탄은 대기에 소량만 남고 질소가 대부분을 차지했지만... 급속한 화산 활동으로 암석들이 CO₂를 배출하면서 온실효과가 급격히 진행되었다. 마그마가 표면에 닿기 전 굳으면서 CO₂를 다시 흡수하지 못하게 된 것.[15] 현재와 같은 초고온 기후를 갖게 됐을 수 있다는 것이다. 지구에서도 약 5억년 전에 시베리아 트랩(Siberian Trap)'을 만든 대형 화산 폭발로 온실가스가 뿜어져 나오며 대멸종을 초래한 사례가 있지만, 금성에서는 이 정도가 아니라 행성 자체가 완전히 바뀌는 규모였다고 한다.
금성은 지구와 같이 판 구조론이 적용되지 않기 때문에, 많은 과학자들은 금성이 거의 5억년 정도는 활동을 멈춘 상태였을 것이라 가정했다. 또한 금성의 두꺼운 대기와 높은 온도 때문에 그 표면을 관측하기가 매우 어려웠다. 새로운 기술을 가진 탐사선들이 금성에 보내지고, 데이터들이 더 잘 분석되기 시작한 최근에 와서 이 국면이 바뀌기 시작했다.
2020년 1월 벽두부터 외신들은 금성에 화산체가 존재한다는 사실을 일제히 보도했다. # 미국 달·행성연구소 저스틴 필리베르토 박사 연구팀은 금성에서 용암이 흐른 용암류 흔적이 불과 몇 년 전에 형성된 것일 수 있다는 점을 보여주는 연구 결과를 과학 저널 '사이언스 어드밴시스' 최신호에 발표했다.
2020년 7월에는 금성에서 현재 활동 중인 화산을 37개나 찾아낸 것으로 학계에 보고됐다. 이는 금성의 내부가 차갑게 식은 것이 아니라 활화산을 가질 만큼 아직도 뜨거운 물질이 내부 깊은 곳에서 휘돌고 있다는 것을 의미한다. # 미국 메릴랜드대학과 스위스 취리히 연방공대(ETH) 지구물리연구소에서 행성 내부의 뜨거운 물질이 맨틀과 지각을 뚫고 나와 형성하는 고리 모양 구조인 '코로나(coronae)'를 분석해 얻은 결과이며, 과학 저널 '네이처 지구과학'(Nature Geoscience)에 실렸다. # 연구팀은 금성이 지질학적으로 살아있다는 것을 입증하는 확실한 증거를 제시한 것이다.
7. 테라포밍의 가능성
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금성의 테라포밍 가상도. 구름이 휘몰아치는 것처럼 묘사되어 있는 것은 자전 속도가 그대로라는 가정 하에 상상도를 그렸기 때문이다.
금성의 테라포밍은 천문학자 칼 세이건이 최초로 제안하였다. '''지구와의 중력과 크기가 거의 비슷하며, 한때는 실제로 지구와 환경이 비슷했기 때문.''' 그런 환경은 태양풍에 의해 잃어버렸을 가능성이 크다고 한다.
금성도 테라포밍이 가능한 행성이긴 하지만, 화성보다 힘이 많이 든다는 게 문제. 만화처럼 태양과 금성을 잇는 직선거리에 위치한 둘의 인력이 상쇄되는 곳인 '''제1라그랑주 포인트'''에 태양광 차단막을 설치하여 금성을 냉각시키는 것까진 좋은데, 매우 건조한 금성에 쏟아부을 엄청난 양의 물을 어디서 구하고, 어떻게 공급하냐는 게 난관이다. 그것에 대한 방법 중 하나로 목성과 토성의 고리에 있는 얼음을 대량으로 수송, 쏟아붓는 방법과 목성이나 토성의 얼음으로 된 위성을 가져오는 방법이 제시되고 있지만 현재로서는 힘들다. 워프라도 개발되면 모를까.
금성에 겨울을 만드는 방법에 대해 설명하는 영상.
게다가 앞서 서술했듯 우리가 크고 아름다우며 강대한 자기장을 생성하고 유지할 기술을 발명하지 않는 한[16], 자기장이 약해 어마어마한 태양풍을 막아내기 힘들기에 애써 테라포밍해봤자 수포로 돌아가기 십상이다. 판이 전혀 움직이지 않을 테니 암석권에 쌓이는 에너지에 의한 대규모 화산 폭발은 재앙 수준일 것이다. 제일 큰 문제는 달의 역할을 해줄 위성을 어디서 가져오는가이다. 대략 목성의 유로파나 이오[17] 정도의 크기여야만 자기장이 지구 정도로 올라오고 자전 속도 역시 올릴 수 있기 때문이다. 자전 속도를 바꾸려면 거대한 크기의 소행성을 컨트롤하여 적절한 각도로 충돌시켜서 자전을 하도록 하는 방법이 있는데, 소행성의 질량을 생각하면 지금 기술로는 불가능한 일이다.
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굳이 인간이 금성에서 산다고 한다면, 만약 공중도시를 지을 수 있다면 금성에서 살 수 있을지도 모른다. 기압은 지구 수준이며(약 0.5MPa이라지만 이것도 '''5기압'''이다.), 온도도 40-80도 수준이다.
그런데 NASA에서 위와 같이 금성 대기 위에 도시를 띄우는 계획을 발표하였다. # 프로그램명은 High Altitude Venus Operational Concept, 줄여서 하복(HAVOC)이라 한다. 다만 NASA 프로그램 중 대부분이 예산 부족으로 폐기되는 만큼, 이런 생각을 나사도 하고 있다 정도의 의미로 받아들이는 게 좋다.
허나 2014년 연구에 따르면 굳이 자전 속도를 빠르게 만들 필요는 없다고 한다. # 정확히 말하자면 현재 금성의 자전 속도가 느려진 이유는 주로 두꺼운 대기에 의한 것인데, 테라포밍 도중 어차피 대기를 지구와 비슷한 형태로 바꿀 것이므로 최종적으로는 자전 속도가 빨라지게 된다. 이 경우 하루가 지구 기준 58일로 줄어든다. 여전히 느리긴 하지만 무려 525일이 줄어든 셈이다.
오히려 금성의 자전 속도는 건드리지 않는 편이 좋은데, 태양을 바라보는 면에 두터운 구름이 형성되어 행성의 반사율을 높여 표면 온도를 낮추는 효과가 있기 때문이다. 표면 온도가 아무리 높아봤자 섭씨 35도까지 올라가며, 이 느린 자전 속도에 의해 계절이 발생한다. 낮인 부분은 구름이 가득 차고 하루 종일 비가 내리는 따뜻하고 습한 날씨가, 밤인 부분은 눈보라가 휘몰아치는 춥고 건조한 날씨가 형성될 것이라고 한다. 그 사이의 경계는 지구와 완벽하게 같은, 굉장히 온화한 기후를 가질 것이다.
또한 자기장도 위에 언급되었듯이 금성은 충분히 자기장을 형성할 수 있지만, 결론적으로는 표면 온도가 너무 높기 때문에 일어나지 않은 것이다. 결국 그 두터운 대기만 줄이고 물만 충분히 부어준다면 화성보다도 테라포밍이 쉬울 수 있다. 참고로 지구는 표면 온도가 낮아 내부의 열이 방출되면서 대류가 발생해 자기장이 형성되는데, 금성 같은 경우에는 표면 온도가 너무 높기 때문에 열이 내부에서만 머물어 대류 현상이 발생하지 않는 것이다. 핵이 식어버린 게 아닌 이상 지구보다 약하긴 하지만 자기장이 발생하게 된다.
물리학자가 진지하게 고찰한 금성 테라포밍 방법과 식민지 건설 과정. 한글 자막도 있다.
8. 생명체의 존재 가능성
한국 시간으로 2020년 9월 15일, 금성에서 생명의 흔적을 찾은 것 아니냐는 논란이 전세계로 퍼져나가는 중이다. 9월 15일 화요일 0시에 시작된 영국왕립천문학회 (Royal Astronomical Society)의 온라인 기자회견에서 카디프(Cardiff) 대학의 제인 그리브스(Jane Greeves) 교수가 이끄는 국제연구팀이 금성의 대기에 포스핀(PH3) 가스가 20ppb[18] 정도 함유돼있다는 관측 결과를 발표한 게 근원이다.
포스핀은 목성이나 토성과 같이 대부분이 수소 가스로 이루어져 있고, 강력한 대기압을 가진 행성에서 화학적으로 합성될 수 있으며, 실제로 이 행성들에서 발견된 바가 있다. 하지만 금성은 그런 대형 가스 행성들과 달리 수소도 풍부하지 않고 대기압도 충분히 높지 않다. 즉, 이번에 관측된 양(20ppb)의 포스핀 가스가 금성에서 저절로 합성될 수 있는 방법은 명확히 알려져 있지 않다.
반면에 지구 역시도 금성과 비슷한 스펙이지만, 지구상의 미생물들이 생물학적인 반응을 통해 포스핀을 합성해내서 대기 중 일정량이 존재하는 것으로 알려져있다. 따라서 이번 발견은 우리가 전혀 모르는 방식으로 금성의 대기 환경에서 포스핀을 합성해 낼 수 있는 경로가 존재하거나, 또는 지구상의 미생물과 유사한 것이 금성의 대기에 존재한다는 것을 시사한다. 일단 전자의 가능성도 배재할 수 없기 때문에 이번 발견이 금성에 생명체가 존재한다는 것을 확정짓는 것은 아니라는 점을 분명히 했다. 일단 포스핀의 검출 자체도 후속 연구들에 의해 확정될 필요가 있고, 그 원인이 전자로 결론이 나온다 하더라고 과학적으로 상당히 의미 있는 발견이다.
금성의 표면은 극단적인 온실효과로 인해 섭씨 500도에 육박하고, 따라서 생명체의 존재 가능성이 여타 행성/위성들보다 낮게 점쳐져왔다. 일단 금성의 지표와 대기에서는 유황이 다량 함유돼있는데, 유황은 지구 생명체의 단백질을 녹여버리기 때문에 금성의 생명체가 존재한다고 해도 지구의 것과는 상당히 다른 구성으로 이루어져있을 것이라고 추정된다. 이런 이유 때문에, 실제로 포스핀 가스의 존재 가능성을 밝힌 연구팀도 이게 오류가 아닌지 확인하는 데 1년 이상 걸리고 나서 발표한 것이라고 한다.[19]
근미래에 계획되는 생명체 탐사 미션도 화성이나 목성의 위성인 유로파,토성의 위성인 타이탄 등을 우선시하고 있었으나, 이번 발표로 인해 금성의 우선 순위가 더 높아질 여지가 생겼다. 팀원인 사라 시거 교수는 포스핀 가스가 금성의 생명체에서 발생됐을 경우, 그 생명체는 금성의 대기 중에 미생물의 형태로 존재할 것으로 추측한다고 발표하였다. 과거 한때 금성도 지구처럼 생명이 태어났었으나, 온실효과가 진행되면서 지표면의 생물은 멸종하고 대기 중의 미생물이 변한 환경에 적응해서 대기 순환에 따라 흘러다니며 포스핀을 합성하며 살아가고 있다는 것. 논문에 따르면 발견된 포스핀은 금성 대기층 중 상공 50~60km 지점에 존재하며, 이 곳은 섭씨 400도, 90기압을 넘어서는 지표면과는 달리 대기압과 온도가 지구 표면과 매우 유사하다! 비록 화학적 조성은 완전히 다르지만, '비교적' 호의적인 환경을 생각하면 아주 가능성이 없는 이야기는 아니다.
다만 모든 연구자들이 이번에 발표된 데이터만으로 실제 포스핀의 존재를 확인하는 데 충분하다고 동의하고 있는 것은 아니며, 해당 연구팀은 후속 작업으로 SOFIA를 빌려 더 넓은 범위의 스펙트럼선을 확인하여 현재 검출된 신호가 실제 포스핀에서 온 것임을 확인하려고 한다. 이미 2019년에 계획했지만, 코로나바이러스 사태로 인해 논문이 출판된 지금까지 미뤄지고 있다고 한다. 검출된 양의 포스핀의 존재를 믿는다고 가정해도 그 것이 생명체에 의한 것이라는 추론에 회의적인 연구자들도 있다. 논문에선 금성 지표면의 화산 활동으론 충분한 양을 합성할 수 없다고 결론을 내리고 그 가능성을 배재하였으나, 이 때 계산의 기준이 된 2015년 연구에서보다는 실제 화산 활동이 훨씬 더 활발할 것으로 학계의 의견이 변하고 있다. 2020년 1월 논문에 대한 기사. 일단 금성의 지표에 대한 지질학적 정보는 명확한 추정을 하기에는 알려지지 않은 것이 현재 너무 많다. 덧붙여서, 지구 상에 존재하는 포스핀도 일단 생물학적으로 합성된다고 추측은 하지만, 2020년 기준으로 그 구체적인 기작은 명확하게 알려진 것이 없다. 포스핀 합성에는 많은 에너지가 필요한데, 미생물들이 이를 통해 무슨 이익을 취하는지조차 가설 단계에 그친다. 포스핀의 독성을 통해 경쟁 생물을 제거하는 이익이 있지 않을까 하는 추측 정도. 또한, 해당 미생물의 서식처나 그들이 혐기성이면서 글루코스를 특히 선호하는 것 같다는 것 정도가 연구되어 있다.
수성 탐사선 베피콜롬보는 금성을 플라이바이하는 동안 포스핀 분석까지 불가능하다고 내렸다. #
2020년 10월에는 추가로 금성에서 아미노산이 발견되어 # 생명체의 존재 가능성이 더욱 올라갔다.
2021년 2월에 포스핀이 금성 대기에 세 번째로 흔한 물질인 이산화황 (sulfur dioxide)과 비슷한 주파수를 지니고 있다는 점을 지적했다. 따라서 신호를 잘못 해석할 가능성이 있다.#
9. 일식 현상
2012년 6월 6일에 금성이 태양과 지구 사이를 지나가는 '금성 태양면 통과 현상'이 일어났다. 이 금성에 의해 일어나는 일식은 대략 105년과 8년 주기로 번갈아 일어나는데 지난 2004년에 한 번, 그리고 2012년에 한 번 관측되었으므로 다음 관측 예정년도는 2117년이라고 한다.
참고로 금성 일식을 관측하기 위해서 맨눈 또는 망원경으로 직접 태양을 보는 것은 매우 위험한 일이며, 선글라스나 고글 등을 써도 자외선 때문에 장시간 관측은 불가능하다. 그러므로 특수 태양 필터나 태양 관측용 전용 안경을 쓰자. #
10. 명칭
서양에서는 금성을 대부분 로마 신화의 아름다움의 신 베누스에서 따온 이름으로 부른다. 영어로는 비너스다. 그리스에선 옛날에 이 별을 포스포로스(새벽별) 또는 헤스페로스(저녁별)이라 불렀으며, 현대 그리스어로는 아프로디티(Αφροδίτη)라고 부른다.
터키어로는 zühre(쥐흐레)혹은 çobanyıldızı(초반이을드즈)라고 부르는데, '''목동별'''이라는 뜻. 이유인즉 목동들이 이 별이 뜰 무렵에 깨어나 양떼를 이끌고 고원으로 올라갔다가 해가 넘어가고 나서 다시 이 별이 뜨면 집으로 돌아갔다는 데서 비롯되었다고 한다.
한자문화권에서 부르는 명칭 금성(金星)은 음양오행 중 하나인 금(金)에서 유래했다. 이전에는 태백(太白) 등으로도 불렸다. 다른 한자명으로 계명성이라고도 한다. 일본에서는 과거 하지로보시(緞白星, 단백성)라고 불렀다. 순우리말로는 샛별, 개밥바라기 등이 있다. 보통 새벽에 뜬 금성을 '샛별', 해질녘에 밝게 빛나는 금성을 '태백성'이라고 부른다.
라틴어로는 Lucifer(루치페르)라고 한다.
[1] 태백(太白)은 Venus를 금성으로 번역하기 전 전통적으로 동양에서 쓰이던 명칭이다.[2] 지구의 90배.[3] 구름 위의 온도.[4] 북반구(금성은 자전축이 177도 기울어져 있으므로 남북이 반대이다)의 일부분은 자료미비 처리가 된 것을 확인할 수 있다[5] 첫 번째는 태양, 두 번째는 달.[6] 지구에서 관측했을 때 기준이다. 실제 밝기는 시리우스 쪽이 절대 등급 기준 1.4이므로, 26.4인 금성보다 약 90억 배 정도 밝다.[7] 자전축의 각도가 177.3도로 알려져 있어서 거꾸로 자전하는 것처럼 보이는 것이다.[8] 인(P)에 수소 3개(H3)가 합쳐진 분자.[9] 참고로 러시아는 지금도 소유즈 귀환 우주선을 들판에 착륙시키는데, 때때로 내동댕이치듯 떨군다고 한다. 이소연의 귀환 캡슐도 그랬다고.[10] 이 때문에 가까운 미래에는 불가능할 지도 모른다. NASA가 LLISSE를 제공할 수도 있고, 화성 프로젝트가 끝나고 NASA 혼자 갈 수도. [11] Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy의 약자이다.[12] Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging의 약자이다.[13] 다만 금성은 자전과 공전 방향이 다르기 때문에 하루를 116일(1 금성년은 224일)이라고 계산할 수도 있다.[14] P = 0.5*대기밀도*속력2*저항계수(1이라고 가정).[15] 지구와 금성이 이산화탄소 농도가 급격히 낮아진 데에는 규산염의 생성이 큰 역할을 했다. 한 마디로 이산화탄소가 대기에서 지각에 고정된 것이다.[16] 화성의 테라포밍에서 제안하고 있는 방법 중 하나가 인공 자기장 장치를 이용하여 대기를 조성하는 것이 있는데, 금성은 태양빛을 가리고 수소만 얻을 수 있다면 화성보다 테라포밍 기간이 훨씬 짧다고 한다.[17] 왜 이들 위성이냐고 하면 엄청난 바다를 가진 위성이다.[18] parts per billion. 즉, 1억 개의 분자들 중에 20개 정도가 포스핀 분자.[19] 처음에는 James Clerk Maxwell 망원경을 가지고 약한 신호를 감지했고, 그리고 2년 쯤 후에 ALMA 망원경을 통해 더 명확한 신호를 얻어냈다.