타이탄(위성)
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1. 개요
Titan
토성의 위성이다. 토성의 위성 중에서 가장 크다.
2. 상세
태양계 전체 위성 중에서는 목성의 위성 가니메데에 이어 두 번째로 크다. 행성인 수성보다도 크지만 질량은 수성의 40%밖에 되지 않는다. 천왕성의 위성인 티타니아#s-3(타이타니아)와 헷갈리면 안 된다. 타이타니아는 타이탄의 여성형인데, 타이타니아도 천왕성의 최대 위성이다.
2.1. 대기
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태양계에서는 희귀하게도 짙은 오렌지 빛 대기가 존재하는 위성이고, '''심지어 지구보다 기압이 높다.''' 지구의 평균 기압이 101.3 kPa인데 타이탄의 기압은 무려 '''146.7 kPa'''로 지구 기압의 1.4배에 달한다. 기압이 높고 대기가 짙어서 '차가운 금성'이라는 별명이 붙었다. 대기의 98%가 질소로 이루어져 있으며, 메테인과 에테인으로 구성된 구름이 존재한다. 대기는 600km 높이까지 존재하며, 금성처럼 짙은 대기가 있기 때문에 표면이 거의 보이지 않는다. 이 때문에 2004년 하위헌스 탐사선이 타이탄 표면에 도착하기 전까지는 타이탄의 표면을 관측할 수 있는 방법이 없어서 타이탄에 관한 정보가 부족했다.
3. 액체의 존재
카시니 탐사선은 타이탄의 극지방에서 액체를 발견했는데, 한순간 나타났다 사라지는 것이 아니라 안정적으로 유지되는 '''강, 바다, 호수, 삼각주''' 등을 발견했다. 단, 온도 때문에 물로 이루어진 것이 아니라 탄화수소로 이루어져 있다. 그중에서도 액체 메테인이 대부분을 차지한다.
더 놀라운 것은, 지구에서 물이 순환[3]하는 것처럼 타이탄의 액체 메테인도 구름이 되어 비가 내리는 등 순환을 한다는 사실이다. 또한 타이탄의 계절에 영향을 받는다. 이 사실을 발견함으로써 타이탄은 지구를 제외하고 안정적으로 유지되는 액체가 지표면에 존재하는 것을 인류가 직접적으로 확인한 '''첫 번째 천체'''가 되었다.
액체의 대부분이 탄화수소로 이루어져 있는데, 탄화수소의 대표적인 예로는 메테인, 석유, 천연가스가 있다. 즉, 위성 전체가 원유 덩어리라는 뜻이다. 인류가 항공우주 기술을 발달시켜 타이탄에서 자원을 채굴해 올 만큼의 기술력을 확보하는 날이 온다면, 인류의 자원 문제는 깨끗이 해결될 수 있을 것이다. 중력도 지구의 15% 수준으로 낮아 자원을 채굴한 다음 지구로 귀환하기 위해 재 이륙할 때에도 추진제를 최소한으로 사용할 수 있고, 어쩌면 외행성계 유인탐사를 위한 일종의 급유장으로 활용할 가능성도 있을지도.
석유는 생물의 사체에 비롯된 유기물에서 비롯되었다는 것이 정설이지만, 타이탄의 경우를 들어 무기질에서 석유자원이 형성될 수도 있다는 주장도 제기되고 있다. 카시니 탐사선의 조사에 의하면 타이탄의 대기에서는 폴리프로필렌, 즉 우리가 매일같이 쓰는 플라스틱 성분도 발견되었다. 관련기사
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'''타이탄의 바다/호수.'''[4] 사진은 타이탄에 있는 바다/호수 중에서 두 번째로 큰 리게이아 해(Ligeia Mare)이다. 대략 12만 6천㎢로 남한의 면적보다 약간 더 크다.
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'''타이탄의 강.''' 나일강과 비슷한 형태로 320㎞ 이상 뻗어 있는 강 줄기가 발견되었다. 이 강은 수원지로부터 흘러가다가 '크라켄 해'[5]로 흘러가는 것으로 나타났다.
2019년, 타이탄에 있는 호수의 가장자리가 급경사로 수백미터 가량 치솟아 있는 것은 액체 질소 폭발에 의한 것이라는 새로운 연구 결과가 나왔다. #
코넬 천체물리학 및 행성과학 센터(CCAPS)의 발레리오 포기알리가 이끄는 연구팀은 카시니의 레이더 데이터를 분석해 크라켄 마레의 가장 자리의 옅은 만인 모레이 사이누스(Moray Sinus)의 깊이는 85m 정도라는 사실을 확인했다.#
4. 생명체 존재 가능성
우선 태양에서 거리가 꽤 멀기 때문에 온도가 매우 낮다. 평균 온도는 93.7K으로, 섭씨 영하 179도이다. 최대 온도로 잡아도 174K, 섭씨 영하 99도이다.[6] 타이탄의 이런 막장스러운 기후는 과거 1억 년 동안 변함이 없었다. 이렇게 온도가 낮으니 메테인이나 에테인이 액체로 흐르는 환경이 형성된 것이다. 지구가 지금의 환경이 된 것은 태양과 가까워 각종 유기화합물의 활동 조건에 맞는 온도와 물이 제공되었다는 점인데, 얼음층은 타이탄의 지하에 풍부하게 존재하는 것으로 추정되지만 낮은 온도 때문에…
또, 중력이 지구의 1/8 정도다. 중력이 낮고 기압이 높아 메테인으로 이루어진 비가 슬로우 모션처럼 내리며 빗방울의 크기도 지구에 비해 상당히 크다. 지구도 지금보다 기압이 높다면 튼튼한 우산을 낙하산처럼 쓸 수 있다. 덧붙이면 기압이 낮을 경우 비는 마치 총알처럼 쏟아질 것이다. 약한 중력과 짙은 대기층을 고려하면, 만약 인간이 타이탄 표면에 우주복을 입고 서 있다면 팔을 좀 휘젓는 것만으로 공중에서 헤엄을 치면서 떠다닐 수 있다.
현재 타이탄에 대한 정보는 토성으로 발사된 탐사선 카시니-하위헌스호(카시니-호이겐스호)[7]의 덕이 크다. 미국과 유럽이 공동개발한 탐사선으로, 카시니 호는 토성의 궤도를 돌며, 하위헌스 호는 카시니 호에서 분리되어 타이탄에 착륙한 위성 탐사선이다. 하위헌스 호는 타이탄의 표면에서 유기물의 존재를 확인했다. 이 카시니-하위헌스호가 타이탄에 대한 자세한 정보를 탐사한 덕에 타이탄의 환경은 원시지구의 모델과 유기화합물로부터 생물체의 발현의 관계를 밝히는 귀중한 정보로 활용되고 있다. 카시니-하위헌스 호에서 관측한 자료를 바탕으로 생명체의 존재 가능성을 주장하는 학자들이 나오기도 했다.
타이탄은 지표 뿐만 아니라 '''지표 아래에도 바닷물이 있을 것으로 추정'''돼 이 바다 안에서도 생명체가 발견될 가능성이 제기되고 있다. 토성의 다른 위성 엔셀라두스와 목성의 위성 유로파에도 지표 아래에 바다가 있을 것으로 추정돼 생명체의 존재 가능성이 거론되고 있으니 이들과 비슷한 상황일지도.
그런데 최근 타이탄의 이 바닷물이 사해#s-1보다 염분이 높을 것 같다는 추정이 나왔다. 여기에 따르면 지나치게 높은 염분에 의해 복잡한 형태의 생명체가 살기엔 부적합하다고 한다. 물론 어디까지나 추정이지 확정은 아니므로 너무 회의적인 반응을 보일 필요는 없다.
이런 것들을 보면 역시 아직까지는 설레발일 가능성이 높다. 어쨌든 저 막장스러운 온도 때문에 물이나 염이 있어도 액체인 표층에서 화학반응이 누적되어 생명체가 발생하기는 쉽지 않다. 아직까지는 그냥 '물이 존재하는데, 생명체 또한 존재할 수도 있지 않을까?'는 정도로만 가볍게 받아들이자.
5. 탐사
1997년 10월 15일 카시니 프로브와 함께 하위헌스 착륙선이 발사되었다. 2004년 12월 25일 카시니와 분리되었으며 2005년 1월 14일 하위헌스가 타이탄의 대기권에 돌입하였고 2시간 30분 후 '''표면에 착륙'''하면서 임무를 마쳤다.
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하위헌스가 착륙한 후 찍은 사진
원래 기체 손상을 우려하여 액체 상태의 바다로 추정되는 부분에 착륙하려고 했는데, 알고 보니 위 사진처럼 그곳이 '''땅'''이었다. 다행히 표면이 물렁해서 탐사선이 충돌로 파괴되는 참사는 피했다.
생명체가 존재할지 모른다는 가능성 때문에 NASA나 유럽우주국(ESA) 등에 의한 여러 탐사계획이 제안된 상태다. 그중의 하나인 타이탄 호수 탐사선(Titan Mare Explorer: TiME)은 호수 표면을 순항하면서 호수와 대기의 화학적 구성를 조사하는 임무를 띤다.
타이탄에서 20일가량의 기간 동안 보내온 하위헌스의 자료는 카시니의 중계를 통해 지구로 전달되었다. 한편 카시니 또한 타이탄을 거점으로 활용해 궤도를 수십 차례 수정했다. 마지막 토성 대기 돌입 절차에서도 타이탄에서 플라이바이를 했다.
2019년에 타이탄 지도가 나왔다.#
카시니-하위헌스가 위대한 탐사를 마무리한 후, 2019년 6월 27일에 드래곤플라이 미션이 뉴 프런티어 4번째 미션으로 선정되었다. 2026년 발사[8] 예정.#
6. 기타
질량이 매우 크고, 다른 위성인 하이페리온과 궤도가 가까우며, 3:4 궤도공명을 이루기 때문에 하이페리온의 자전축을 심하게 교란시킨다. 이 때문에 하이페리온의 경우 짧은 기간동안 회전 속도와 자전축이 심하게 변하며, 변화를 예측하는 것도 어렵다.
지구의 달처럼 점점 토성하고 멀어지고 있다.#
[1] 지구 대기압의 1.4배.[2] 카시니-하위헌스가 2004년에 촬영한 사진이다.[3] 물이 증발하여 구름을 형성하고 그것이 비가 되어 다시 물이 되는 순환.[4] 이름도 있다.[5] 타이탄에서 가장 큰 바다이다.사진[6] 참고로 지구에서 최저 기온을 기록했다는 남극도 영하 91.2도가 한계이다. 이것도 역사상 최저기온이 그렇다는 거고 보통은 남극의 겨울에도 영하 70도~80도 이하의 막장스러운 기온은 잘 안 나온다고 한다.[7] 크리스티안 하위헌스(Christiaan Huygens, 1629~1695)는 네덜란드의 천문학자로 타이탄을 최초로 발견한 사람으로 알려져 있다. 다만 이 천체를 발견하긴 했지만 이것이 위성이라고 확신은 하지 못한 나머지 이 천체에 직접 명명은 하지 않았고, 이 '타이탄'이라는 이름은 후일 윌리엄 허셜이 붙여주었다. 하위헌스는 이 밖에도 토성과 그 위성들에 대해 많은 연구업적을 남겼다. 하위헌스는 모국 언어인 네덜란드어 발음이며, 영어로는 호이겐스라 읽힌다.[8] 토성까지 가는데 7년이 걸리므로 2033년에 도착할 것이다.