‘메신저’호를 통해 밝혀진 수성 내핵의 신비...“지구와 유사” [과학it슈]

[시선뉴스 이호]  19일 미국 지구물리학회(AGU)는 로마 사피엔자 대학 안토니오 제노바 조교수가 이끄는 연구팀이 수성 탐사선 메신저(MESSENGER)가 측정한 수성의 자전과 중력 자료를 토대로 핵 구조를 확인한 결과 수성이 지구와 비슷한 크기의 고체형 내핵을 가진 것으로 확인된 연구 결과를 AGU 기관지인 '지구물리학 연구 회보(Geophysical Research Letters)'에 실었다고 밝혔다. 

미국항공우주국(NASA)의 두 번째 수성 탐사선인 ‘메신저’호는 2011년 3월부터 수성의 궤도를 돌며 관측 임무를 시작하여 2015년 4월 수성 표면에 떨어져 행동이 정지될 때 까지 지구에 정보를 보내주었다.

기존의 연구에 의하면 수성은 행성의 85%가 핵으로 된 특이한 구조를 갖고 있으며 이 중 외핵은 금속질 유체로 구성되었지만 내핵은 고체로 되어 있다는 추정만 할 뿐 확인이 되지 않았다. 

수성의 내부 핵 구조 (Antonio Genova 제공)

하지만 제노바 조교수 연구팀은 수성의 자전과 중력에 관한 메신저호의 관측 자료를 통해 이에 관한 단서를 찾아내는 데 성공하였다. 모든 행성은 극(pole)을 중심으로 자전을 하는데 수성의 자전 주기는 지구보다 매우 느린 58일에 달한다. 

이런 자전 주기는 매우 미세하게 변화하는데 지난 2007년 지구에서 관측한 수성 자전율의 변화는 핵이 유체로 돼 있다는 점을 확인할 수 있게 해줬다. 하지만 핵의 구조를 확인하는 데는 한계가 있었고 내부 밀도에 영향을 받는 중력 측정치를 얻어야 했다.  

메신저호는 수성 궤도를 돌면서 점차 고도를 낮췄으며, 중력의 영향으로 얼마나 가속되는지를 측정했다. 메신저호는 수성 표면에 추락하기 전 104㎞까지 고도를 낮춰가면서 측정한 자료를 지구로 보내주었고 연구팀은 이 자료를 컴퓨터 프로그램에 입력해 수성의 내부 구조를 확인할 수 있었다.

그 결과 수성의 내핵은 폭이 약 2천㎞로 전체 핵(약 4천㎞)의 절반을 차지하고 있으며 고체의 철로 돼 있는 것으로 나타났다. 이는 약 2천400㎞에 달하는 지구의 내핵과 비슷한 크기이다. 

논문 공동저자인 NASA 고다드 우주비행센터의 행성 과학자 에르완 마자리코 연구원은 성명을 통해 “측지학과 지구화학, 궤도역학, 중력 등 수성 내부 구조를 밝혀내기 위해 위해 여러 분야의 정보가 총동원됐다고 했으며 지구에서 관측한 것만으로는 수성 내부 구조를 확인하는데 이용된 자전과 중력에 관한 자료를 확보하는 것이 불가능했을 것이다. 수성 내부 구조를 파악하기 위해 수성에 더 근접할 필요가 있었다는 점은 탐사선을 보내야 하는 이유를 충분히 설명하는 것”이라며 탐사선 발사의 중요성을 강조했다.