천체 충돌
1. 개요
행성, 혜성, 소행성 등의 지구접근천체가 지구에 충돌하는 사건을 말한다.
사실 우주 단위에서는 이 현상이 심심찮게 일어나고 있다. 특히 은하 단위에서 많이 일어난다.[1] 별 단위에서는 쉽게 일어나지 않는데, 왜냐하면 별과 상대 거리가 가까운 별이라도 절대 거리를 지표로 해서 보면 광년 단위로 거리가 벌어져 있는 경우가 많기 때문이다.[2], 그래서 중력장의 영향을 상대적으로 덜 받는데 비해[3], 은하단이나 은하군 내에서의 은하와 은하 사이의 거리는 별과 별 단위에 비해서 상대 거리가 멀어 보여도 절대 거리는 그리 멀지 않은데다가 위성은하 개념으로 보면 중심 은하의 중력장에 의해 위성 은하들이 계속 빨려들기 때문이다. 해서, 우리 은하 같이 다른 은하를 그대로 흡수 하는 경우도 심심찮게 벌어진다.[4]
2. 충돌 확률과 피해량
3. 한반도에서의 천체 충돌
2020년 12월 한국의 경남 합천 초계 분지가 연구결과 운석충돌구인 것으로 밝혀졌다. 움푹 들어간 분지지형이 사실은 운석 충돌로 인한 크레이터 였던 것. 이때까지 지구 상에서 200여개가 발견되었지만 한반도에서 크레이터가 확인된 것은 이번이 처음이다. 연구진은 시추작업을 통해 천체 충돌시 나타나는 광물인 '섀터콘'을 발견했다. '섀터콘'은 고온고압에서 만들어지기 때문에 운석 충돌의 결정적인 증거가 된다. 또한 충돌 현장에서만 발견되는 특이한 모양의 석영도 발견되어 한반도에서의 운석충돌이 있었음을 학술적으로 증명하였다. 천체 직경 200m인 소행성급 운석이 경남 합천 지역에 떨어져서, 산지 지역을 말그대로 증발시켜버리고 그 자리에 거대한 크레이터 분지를 만들었던 것. 크레이터는 미국 애리조나주 베링거 크레이터 보다 5배 이상 더 크다. 이 충돌로 경상남도 지역이 초토화되고 강력한 열폭풍이 충청도와 경기도까지 강타하였으며, 이로인해 5만년 전 한반도 남부에서 살았던 구석기인(호모 사피엔스)들이 한 차례 절멸했을 수 있다.
이번에 드러난 일이지만 이제까지 운석공 가능 지역에 관한 제대로 된 지질학적 연구는 거의 없었고, 지리학자들의 겉보기 관찰에 의한 연구들이 정설의 위치를 점유하고 있었다. 초계 분지 역시 침식에 의한 것으로 확정짓고 있었는데#, 현지 주민의 오랜 세월의 연구와 끈질긴 진정으로 관계기관을 움직여 운석충돌구임이 밝혀지게 된 것이다.# 따라서 앞으로 과학적인 연구를 계속한다면 운석 크레이터는 더 많이 입증될 가능성이 있다.
4. 지구 역사상 유명한 천체 충돌
- 1위 <테이아 충돌>: 45.1억 년 전, 초기 태양계에 원시 행성들의 생성과 합체가 빈번하던 당시, 용암투성이 행성에 불과했던 원시 지구에 지름 약 6,000km[5]의 원시 행성 '테이아'가 초속 15km의 속도로 충돌했던 사건이며 지구 역사상 가장 큰 천체 충돌 사건이다. 당시 이 충돌로 부서져 생긴 잔해가 지구 밖으로 탈출하고, 지구 공전궤도를 떠돌던 잔해들이 수 천~수 만년이 지나는 시간 동안 인력으로 인해 뭉쳐져 현재 우리가 알고 있는 달이 형성되었다는 설이 있다. 이 충돌은 초기 지구를 아예 지각이 전부 녹아버린 행성으로 만들어서 크레이터 조차 남지 않았다. 그래서 이중 유일하게 크레이터가 아닌 행성 이름으로 분류되어있다.
- 2위 <칙술루브 크레이터>: 멕시코의 유카탄 반도에 위치한 직경 180 km, 깊이 20 km 거대한 크레이터로 약 6천 6백만년 전 지름 10~15 km 정도 크기의 운석이나 혜성이 충돌해서 생긴 것으로 추정되고 있다. 공룡을 포함한 당시 생물종의 약 75%를 멸종시킨 K-Pg 멸종을 일으킨 충돌이라는 것이 과학계의 정설이다. 충돌을 직접 맞아서 죽은 것 뿐만 아니라 충돌로 야기된 열, 방사능, 태양을 덮을 정도의 먼지에 의해 생물이 살 수 있는 환경이 되지 못한 영향도 많았을 것이라 추정된다.
- 3위 <브레드포트 크레이터>: 남아프리카 공화국에 위치한 직경 약 300 km 의 크레이터로 약 20억 2300만년 전 5~10km 크기의 소행성이 충돌해서 생긴 크레이터이다.
- 4위 <마니코간 크레이터>: 캐나다 퀘벡 주에 위치한 직경 100 km 의 크레이터로 약 2억 1000만년 전 천체 충돌로 인해 생겼다. 충돌 위치 중앙에는 충돌로 인해 거대한 산이 만들어져 있다.
- 5위 <클리어워터 호>: 캐나다 퀘벡 주에 위치한 좌측 32 km, 우측 22 km, 깊이 178 m의 호수이며 약 2억 9000 만년 전 북 캐나다에서 소행성으로 인하여 동일한 시간에 형성된 쌍둥이 호수이다.
- 6위 <베링거 크레이터>: 미국 애리조나주에 위치한 지름 약 1.5 km, 깊이 약 200 m의 크레이터로 약 5만년 전 불과 지름 약 30 m의 소행성으로 인해 생겼으며 현존하는 크레이터 중에는 가장 유명하다.
현재까지 실물 그대로 존재하는 단일 운석중 가장 큰건 약 8만 년 전에 떨어진, 현재는 '호바'라고 명명된 운석으로 3m 정도의 크기에 60톤의 무게를 자랑한다. 1920년에 아프리카 나미비아에서 발견되었다.#
지금까지 발견된 충돌구(크레이터) 중에서 가장 오래된 것은 호주의 야라부바 충돌구라고 한다. 22억 2900만년 전에 형성되었다고 하며, 이 일격은 22억년 전의 눈덩이 지구가 끝나는 시점과 일치한다고 한다. 크레이터의 직경은 70km 정도.
4.1. 인류 문명 설립 이후
인류 문명 설립 이래로 가장 큰 천체 충돌 사건은 1908년 벌어졌던 퉁구스카 대폭발이다. 당시에는 원인 불명이었으나 나중에서야 소행성 충돌이 원인이었던 것으로 밝혀졌다. 그 다음 2위는 2013년 러시아에서 지름 17~20m, 최고 초속 18.6㎞의 속도로 날라온 소행성으로 벌어졌던 첼랴빈스크 운석우 사건으로 그 위력은 히로시마 원폭의 33배이다. 또 놀라운점은 전세계 어떤 기관도 이 소행성 충돌을 미리 예측하지 못했다는 것이다.
꼭 그렇게 큰 운석이 아니더라도 크든 작든 매년 지구에는 500개 가량의 운석이 떨어진다. 미국 툴레인 대학(Tulane University)의 스티븐 A 넬슨(Stephen A. Nelson) 교수에 따르면 사람이 일생동안 천체에 맞아 죽을 확률은 160만분의 1이라고 하며,[6] 또한 지구 전체에 영향을 줄 정도로 거대한 소행성이나 혜성이 충돌로 사망할 확률은 7만 5000분의 1이라고 한다.#(archive) 천문학자 앨런 해리스(Alan Harris)는 사람이 천체에 충돌해 사망할 확률은 "70만분의 1"이라고 계산하였는데, 충돌 규모가 어떠냐에 따라 사망 확률도 달라진다. 미국 방송 CNET에서 이코노미스트 보도를 인용해 발표한 자료에 따르면 소행성 충돌로 사람이 사망에 이를 확률은 7천481만7천414분의 1이라고 계산하였다.
실제로 운석이 사람이 사는 도시에 떨어져 부상을 입히거나, 운석에서 나오는 유독가스 등으로 피해를 입힌 사건은 여럿 존재한다.# 반면 운석 충돌로 실제 사람이 사망했다고 명확하게 밝혀진 사건은 아직까진 없다. 인류 문명 설립 이후 가장 큰 폭발이었던 퉁구스카 대폭발은 사람이 없는 곳이었기 때문에 인명피해가 없었고, 첼랴빈스크 운석우 사건은 725명의 부상자를 냈지만 다행히 사망자는 나오지 않았다.
1825년에 인도에서 운석에 의해 남성이 사망하고 여성이 부상했다는 보고가 있지만 이 사건에 관한 사실 확인은 되지 않았다. 2016년 2월 6일 인도의 한 버스기사가 정체불명의 물체에 맞아 사망하는 사건이 있었으며 당시 인도 타밀나드주 경찰과 당국은 이것이 운석 충돌일 가능성에 대해 주장했으나# NASA의 조사결과 운석이 아닌 것으로 드러났다.# 따라서 아직까진 공식적으로 운석 충돌에 맞아 사람이 사망했다고 명확하게 밝혀진 사건은 없다.
5. 인류 멸망 가능성
상술했듯 지구 전체에 영향을 끼칠 만큼의 커다란 천체가 충돌할 확률은 7만 5000분의 1이라고 한다. 이는 지구가 자리를 잘 타고난 덕분이기도 한데 목성의 중력이 지구로 오기 전 천체들을 붙잡아주는 역할을 하기 때문이다.# 미국 국립연구회의(NRC)에 따르면 공룡을 멸망시켰던 10킬로미터 크기의 혜성이나 소행성이 지구에 충돌하는건 1억년에 한번꼴로 일어날 수준의 희귀 확률이라고 한다. # 지금까지 지구와 충돌 가능성이 가장 높았던 아포피스도 토리노 척도 4등급(충돌 가능성 1% 이상)을 받았었으며 오랜 기간 측정하면서 토리노 척도가 0~1등급(충돌 가능성이 아예 없음)으로 위험도가 엄청나게 줄어들었다.
다만 첼랴빈스크 운석우 사건이 있듯, 적어도 어느 도시나 마을 정도가 집단적 피해를 입는 운석 충돌의 가능성이야 얼마든지 있다. 실제로 미국과 유럽, 각 국가의 우주 관련 연구기관 및 천문대에서 각자가 보유한 망원경을 이용하여 지구 하늘을 감시하는 Spaceguard 프로그램을 하기도 했었다. NASA 역시 잠재적 위험이 있는 주변 소행성과 운석들을 면밀히 감시하고 있다. 물론 아직 인류 과학기술력으로는 주변에 모든 천체들과 그 이동경로를 완벽하게 다 파악하는데는 한계가 있다.
유럽 우주국도 인류 최초의 혜성 궤도변경 실험인 '돈키호테' 프로젝트를 진행하기도 했으며, 첼랴빈스크 운석우 사건이후 본격적으로 천체 충돌에 대한 경각심이 강해져 2013년 부터 미국의 과학자들도 지구에 접근하는 소행성에 우주선을 쏘아올려 파괴하는 프로젝트를 준비하기도 했고## UN에서는 향후 지구로 돌진할지 모르는 천체를 막기위한 감시방위체계를 수립하였다.# 미국 항공우주국 등은 지구 궤도를 가로지르는 소행성과 혜성 등을 모니터링하는 ‘지구 근접 천체’(Near-Earth Object, NEO) 프로그램을 가동 중이다. 지구를 향해 접근하는 천체는 아니었지만 이미 NASA에서는 천체를 폭발시켜 경로를 바꾸는 실험에도 성공했다.#
만약 지구로 날아오는 위험한 천체가 있다면 막을 수 있는 방법으로는 첫번째로 '역학적 충돌'이 있다. 지구에서 쏘아 올린 무인 우주선 로켓으로 천체를 강타해 해당 천체가 궤도를 바꿔 지구를 빗겨나가게 하는 방법이다. 두번째 방법은 '중력 트랙터'로 소행성 상공에 우주선을 쏜 뒤, 우주선의 중력으로 소행성의 궤도와 속도에 미세한 변화를 줘서 지구를 빗겨나가게 하는 방법이다. 다만 이 방법은 천체가 어느정도 적당할 크기일때 가능한 얘기고 크기가 너무 크거나 속도가 지나치게 빠를 경우에는 이 방법들이 안먹힐 수 있다. 그런 경우 최후의 수단으로 핵무기를 사용해 천체의 파괴를 노리는 방법도 있다.
물론 이런 방법들은 어디까지나 10km 이내의 소행성 및 혜성에서나 먹힐 수 있지, '테이아'처럼 6,000km나 달하는 천체가 지구로 날아온다면 현재 '''인류의 어떤 기술력을 동원해도 절대 못 막는다'''.[7] 다만 10km 정도의 소행성이 지구에 떨어질 확률도 극악무도하게 적으며, 테이아와 같은 매우 거대한 천체들은 이미 다른 이름으로 불리고 있다. 무엇보다 현재로써 소행성 충돌로 인한 인류 멸망을 걱정하는 건 기우니 걱정없이 살자.
6. 창작물 속에서
많은 경우의 아포칼립스 작품이 천체 충돌 이후의 미래를 그려내기에 여기 서술된 작품보다 훨씬 다양한 작품이 있다.
- 아마겟돈(영화)
- 딥 임팩트
- 에이스 컴뱃 시리즈
- Shelter: 소행성 충돌로 지구가 멸망했다.
- SOMA: 2103년에 혜성 텔로스(Telos)가 태평양에 떨어지고 지구의 표면은 완전히 황폐화되어 생명의 흔적이 사라졌다.
- 너의 이름은.: 혜성에서 분리된 파편의 충돌로 마을 하나가 통째로 사라졌다.
- 가면라이더 카부토: 일본 시부야에 낙하한 거대 운석에 의해 그 주변 지역이 궤멸했다. 게다가 운석 내부에 있던 외계생명체 웜이 인간들로 의태해 은밀히 인간들을 살해하며 번식하는 2차적 문제까지 발생했다.
- 멜랑콜리아
- 이 세상 끝에서 사랑을 노래하는 소녀 ~YU-NO~: 결말부에서 평행 세계의 지구에서 분리된 데라 그란트와 현재 세계의 8000만 년 전의 지구가 충돌한다.
- 지구멸망 60초 전!
- 아웃포스트 : 불칸의 망치(Vulcan's Hammer)라는 이름이 붙은 운석이 지구와 충돌할 것으로 예측되어(핵무기를 동원해 운석 궤도 수정을 시도했으나 실패했다) 인류문명을 보존하기 위해 식민선을 건조한 후 인접한 다른 항성계로 이동해 식민지를 개척하는 게 목표인 게임.
- 크레용 신짱 18기 극장판 초시공! 태풍을 부르는 나의 신부: 운석이 지구에 충돌하여 지구가 폐허로 변하고 어두운 구름이 하늘을 뒤덮어 전세계가 1년 내내 추운 기후가 된 미래가 나온다.
- 철수를 구하시오
- 보석의 나라
[1] 참고로 우리 은하의 근처에 있는 은하인 마젤란 은하와 우리 은하에서 200만 광년 정도 떨어진 안드로메다 은하도 우리 은하 쪽으로 접근 중이다. 몇십억 년 후에는 충돌해서 밀코메다가 될 것이라는 말이 천문학자들 사이에서 돌아다닌다.[2] 이것은 쌍성이라 해도 같다.[3] 물론 블랙홀 같은 경우면 얘기가 다르다.[4] 특히 우리 은하는 근처에 있는 마젤란 은하를 끌어당기고 있는 중이라 우주시간으로 보면 조만간 흡수할 예정이다. 그 후에는 안드로메다 은하와도 충돌이 예정된 상태이다.[5] 화성 크기 정도이며 서울에서 앵커리지까지의 거리이기도 하다.[6] 덧붙여 자동차사고를 일으킬 확률은 90분의 1~ 250분의 1, 토네이도는 6만분의 1, 벼락은 13만 5000분의 1, 상어에게 습격당하는 확률은 800만분의 1. 미국의 복권 파워 볼에 당첨 확률은 1억 9500만분의 1이다.[7] 조금 먼 이야기를 하자면 반물질을 이용해 천체의 소멸을 시도한다고 해도 천체가 반물질로 소멸하면서 나오는 어마어마한 에너지로 인해 지구 생명체가 절멸할 가능성이 크다. 단순 계산으로 만약 테이아와 직경이 가장 비슷한 화성과 동일한 밀도(약 $$\rho=3.9\times 10^3\mathrm{kg/m^3}$$)를 가진 직경 6,000km의 구형 천체가 소멸하면서 나오는 에너지는 약 $$3.96\times 10^{40}\mathrm{J}$$이며, 이는 태양이 '''330만 년'''에 걸쳐서 내놓는 에너지의 양과 같다. 이 정도 양의 에너지를 태양보다 훨씬 가까운 거리에서 훨씬 짧은 시간 안에 직격으로 맞으면 지구 생명체는 물론이고 지구라는 행성 자체가 태양계에서 삭제되어 버릴 수도 있다.