[아하! 우주] 목성의 속살을 들여다보다

목성은 지구와 달리 단단한 표면이 없는 가스 행성이다. 목성의 상층 대기를 지나 더 깊이 내려가면 더 높은 압력의 가스층과 만나게 된다. 물론 아주 깊은 곳에는 액체와 고체 상태의 핵이 있지만, 대부분 가스층이기 때문에 목성은 가스 거인(Gas Giant)으로 불린다.

목성을 이루는 가스 대부분은 물론 우주에 가장 흔한 원소인 수소와 헬륨이지만, 그 외에도 암모니아나 물 같은 다양한 원소들이 존재한다. 이 원소가 풍부한 가스와 구름층이 빠른 속도로 이동하면서 목성의 독특한 줄무늬 모양이 형성된다.

1995년 갈릴레오 우주선은 직접 탐사선을 내려보내 여기서 암모니아 가스의 양을 측정했다. 하지만, 우주선이 퇴역한 후 오랜 세월 과학자들은 목성의 내부 가스층을 관측하기 어려웠다. 가시광 영역에서는 가스를 뚫고 내부를 들여다보기 어렵기 때문이다.

이를 극복할 방법은 가시광선보다 파장이 긴 전파 망원경을 이용하는 것이다. 최근 천문학자들은 뉴멕시코에 있는 칼 G. 잔스키 전파 망원경(Karl G. Jansky Very Large Array)을 이용해서 표면에서 최대 100km 아래의 가스층을 직접 관측했다.

목성은 태양에서 평균 7억8000만km 떨어진 궤도를 공전하므로 지구와는 가까운 위치에서도 6억 km 정도 떨어져 있다. 더구나 큰 크기에도 불구하고 자전 주기가 10시간 이내에 불과하다. 목성 표면은 아주 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 빠른 속도로 움직이므로 전파 망원경으로 세밀하게 관측하기가 매우 어려웠다. 2004년에 이뤄진 전파 망원경 관측은 암모니아의 양을 너무 적게 측정해 정확성이 의심되었다. 하지만 이제 과학자들은 기술의 진보 덕분에 이제 지구에서 훨씬 상세하게 목성의 속살을 들여다볼 수 있게 된 것이다.

위의 사진은 대적점 부근의 가스층을 관측한 것으로 암모니아가 풍부한 가스의 상승과 하강을 볼 수 있다. 전파 망원경 덕분에 과학자들은 목성의 가스층을 평면적으로는 물론 입체적으로 이해할 수 있게 되었다. 하지만 더 기대되는 것은 현재 목성에 진입 중인 주노 탐사선의 관측 결과다.

주노 탐사선은 목성 주변을 공전하면서 전례 없는 정확도로 목성의 구조를 관측할 것이다. 그렇게 되면 태양계에서 가장 큰 거인의 내부 구조가 더 상세하게 드러날 것으로 기대되고 있다. 모든 것이 예정대로 된다면 우리는 머지않아 목성에 대해서 더 많은 것을 알아낼 것이다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com