태양계 막내 행성 수성은 지금도 작아지는 중? [아하! 우주]

수성은 태양에 가장 가까운 행성이면서 태양계의 8개 행성 가운데 가장 작은 크기다. 위치로 보면 맏이인데, 크기로 보면 막내인 셈이다. 수성의 반지름은 지구의 38%인 2440㎞에 불과하다.

그런데 수성 표면을 탐사한 우주선들은 더 재미있는 사실을 발견했다. 사실 수성이 과거보다 수축해 크기가 약간 줄어들었다는 사실이다. 물론 본래는 지구만 했는데, 지금처럼 줄어든 건 아니고 초기보다 반지름이 7㎞ 정도 줄어든 것으로 추정된다.

이렇게 생각하는 근거는 수성 표면의 특징적인 지형에 있다. 수성 표면에는 평원이 이어지다 갑자기 급경사면(scarp)이 나타나는 지형이 다수 관찰된다. 이는 지구에서도 관찰할 수 있는 지형으로 충상단층(thrust fault)에 의한 것이다.

수성도 생성 초기에는 지구처럼 녹은 상태의 뜨거운 암석으로 출발했지만, 시간이 지나면서 식어 현재의 암석 지각을 갖게 됐다. 다만 지구의 경우 지각 아래 아직도 뜨거운 맨틀이 존재하지만, 크기가 작은 수성은 지구보다 빠르게 식어 전체적으로 수축할 수밖에 없었다. 그리고 이때 상대적으로 얇지만 단단한 지각이 위로 미끄러지듯 밀리면서 높이 수㎞, 길이 수백㎞에 달하는 급경사면이 행성 곳곳에 나타난 것이다.

영국 오픈 대학 벤자민 맨과 동료들은 2011~2015년 사이 수성 표면을 관측한 미 항공우주국(NASA) 메신저 탐사선 데이터를 분석해 급경사면과 다른 관련 지형의 연대를 추정했다.

연대를 추정하는 방법은 간단하다. 오래 전 생성된 지형이라면 그 사이 운석 충돌로 크레이터가 만들어지기 때문에 온전한 형태의 크레이터를 많이 볼 수 있다. 반면 최근 생성된 급경사면 지형이라면 크레이터가 잘린 형태를 많이 볼 수 있다. 일정한 빈도로 소행성과 운석이 충돌한다고 가정하면 전체적인 연대를 역으로 추정할 수 있는 것이다. 

연구팀은 급경사면 이외에도 지각이 잡아당겨져 형성된 함몰 지형인 지구(graben)의 존재를 확인하고 이런 지형이 지질학적으로 비교적 최근은 3억 년 이내에 생겼다는 사실을 확인했다.

연구팀에 따르면 수성의 수축은 지난 30억 년 간 꾸준히 일어났으며 이 과정에서 2011년 동일본 대지진 같은 진도 9 이상의 지진 수백 건과 이보다 작은 수백만 건의 지진이 발생했다. 그리고 수축 과정은 속도가 느려지긴 현재까지도 조금씩 진행되는 것으로 추정된다. 수성의 내부가 아직 다 식지 않았기 때문이다.

연구팀은 곧 수성을 탐사할 유럽-일본 합작 탐사선인 베피콜롬보에 큰 기대를 걸고 있다. 최신 관측 기기를 통해 수송의 지형을 자세히 관측하면 지금도 일어나고 있는 수성의 지형 변화와 수축의 증거를 더 자세히 확인할 수 있을 것으로 기대된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com