소행성 - 이 보다 더 끔찍한 재앙은 없다 !

지구 공전궤도가 일종의 고속도로라고 한다면 그 길을 달리는 자동차는 우리뿐이다.  보행자들은 주변을 살펴보지도 않고 길을 건너다니는데 우리는 그 보행자들의 90%에 대해 아무것도 알지를 못한다. 그들이 어디에 살고 있고, 어떤 생활주기를 가지고 있고, 얼마나 자주 길을 건너는지에 대해서 아무것도 모른다. 우리가 알고 있는 것은 그런 보행자들이 시속 10만km의 속도로 달리고 있는 우리 앞에서 알 수 없는 빈도로 길을 건너 다니고 있다는 사실뿐이다.

스티븐 오스트로(NASA-JPL)의 표현에 따르면, "만약 버튼을 눌러서 지구의 궤도를 가로 지르는 소행성들 중에서 크기가 10미터가 넘는 것에 불이 켜지게 할 수 있다면, 하늘에 1억 개가 넘는 소행성들을 볼 수 있을 것이다."

다시 말해서 멀리서 반짝이는 수천 개의 별이 아니라, 가까이에서 아무렇게나 움직이는 소행성들이 엄청나게 많다는 뜻이다. 그런 소행성들 모두가 지구와 충돌할 수가 있고, 모두가 하늘에서 조금씩 다른 길과 속도로 움직이고 있다. 알고 보면 아주 걱정스러운 일인데 다만 우리가 그것을 보지 못할 뿐이다.

달에 만들어진 크레이터를 근거로 추정한 것에 불과하기는 하지만, 우리의 궤도를 정기적으로 가로지르는 소행성들 중에서 우리의 문명전부를 폐허로 만들 수 있는 소행성만 하더라도 대략 2,000개는 될 것으로 생각된다. 그러나 집채 정도의 작은 소행성이라고 하더라도 도시 정도는 파괴 할 수 있다. 비교적 작은 소행성들 중에서 지구를 가로 지르는 소행성의 수는 수십만에서 수백만 개가 될 것이 분명한데 그것들을 모두 추적하는 일은 도저히 불가능하다.

충돌의 영향이 어느 정도인가는 지구로 다가오는 각도, 속도, 궤적 그리고 물체의 질량과 밀도 등의 여러 요인에 의해서 크게 달라지는데, 충돌이 일어나고 수백만 년이 지난 경우 그 중의 어느 것도 정확하게 알아낼 수가 없다.

과학자들은 충돌현장을 측정해서 어느 정도의 에너지가 방출되었는가를 알아 낼 수는 있다.  과학자들은 그런 자료를 근거로 당시에 실제로 어떤 일이 일어났는가를 짐작 할 수 있을 뿐인데, 소름이 끼치는 일이지만, 오늘날 그런 일이 일어나면 어떻게 될 것인가를 짐작할 수가 있다.

Image of Comet Shoemaker-Levy 9 fragments (total: 21), taken on May 17, 1994


슈메이커-레비 9 혜성 1994년 7월 16일 목성과 충돌한 혜성이다. 충돌 당시 전세계 천문학자들의 관심을 모았으며, 방송에서는 화제가 되기도 했다. 외계 물체 중 최초로 태양계의 물체에 충돌하는 것이 직접적으로 관찰되었다. 이 혜성은 유진 슈메이커와 캐롤린 슈메이커, 그리고 데이비드 레비가 1993년 3월 24일에 발견하였다.


Comet Shoemaker-Levy Collision with Jupiter

From July 16 through July 22, 1994, pieces of an object designated as Comet P/Shoemaker-Levy 9 collided with Jupiter. This is the first collision of two solar system bodies ever to be observed, and the effects of the comet impacts on Jupiter's atmosphere have been simply spectacular and beyond expectations. Comet Shoemaker-Levy 9 consisted of at least 21 discernable fragments with diameters estimated at up to 2 kilometers.

(좌) A sequence of Galileo images, taken several seconds apart, showing the appearance of the fireball of fragment G on the dark side of Jupiter  (우) Brown spots mark impact sites on Jupiter's southern hemisphere.

미국 본토에서 일어났던 가장 큰 규모의 암석충돌 현장이다. 그때 생긴 크레이터는 날씨가 맑아야만 한쪽에서 다른 쪽을 볼 수 있을 정도로 큰 규모인데, 땅 속에서 시작 된 것이 아니라. 적어도 1억6천만Km 떨어진 곳에서 시작된 것으로 추정된다. 

아주 오랜 과거, 이 지역이 얕은 바다로 있었을 때 거대한 암석(지름 약2.4km-무게 100억톤)이 음속의 200배 정도의 속도로 대기권을 뚫고 들어와 순식간에 깊이 5 km 지름 32 km 정도의 구멍을 만들어 냈다. 250만년의 세월 동안 대륙붕이 지나가면서 빙하에 들어있던 점토층으로 채워졌고, 오늘날 이 일대(맨슨)을 중심으로 몇km에 이르는 지역은 세월에 흐름을 타고 깎여나가서 탁자처럼 평평하게 되었고 크레이터 자체도 땅속으로 묻혀 버렸다.

1800년대에는 소행성을 찾아내는 일이 유행이어서 세기말까지 대략 1,000여개의 소행성이 발견되었다. 하지만 아무도 그 발견을 체계적으로 기록하지 않아, 1900년대 초에 이르러서는 새로 등장한 소행성이 새로운 것인지 아니면 그 전에 발견되었던 것인지를 확실하게 알아 낼 수가 없게 되었다.

게다가 이 시기에 이르러서는 돌덩이에 불과한 소행성같이 평범한 것에 시간을 쏟고 싶어하는 학자들도 거의 없었다. 그러니까 소행성 연구의 입장에서 보면 20세기는 오랜 노력을 통해서 장부 정리를 위한 연습을 했던 셈이다. 

천문학자들이 나머지소행성을 관측하기 시작한 시기는 20세기의 마지막 몇년 동안이었다. 1990년에는 5000번째 소행성이 발견되었으며, 2008년 7월 17일 기준 189,407개의 소행성이 확인되어 이름이 붙여졌는데, 그 중 90% 이상이 2000년 이후에 발견 된 것이다. 소행성의 수는 아마도 10억 개에 가까울 것으로 예상되므로 이제 겨우 시작인 셈이다.

하지만 그것이 문제는 아니다. 소행성을 확인한다고 해서 안전해지는 것이 아닌 만큼, 태양계에 존재하는 모든 소행성들에 이름을 붙이고 그 궤도를 확인한다고 해도, 소행성들이 어떤 이유로 궤도를 벗어나서 지구로 날아오게 되는가는 아무도 모르고 있다.

지구에서 암석이 교란되는 이유조차를 모르고 있는 우리들이 하물며 우주 공간에 떠도는 돌덩이에 대해서 아무것도 짐작할 수 없음은 당연지사인 것이다. 우주에 떠도는 소행성에 이름을 갖다 붙인 것 이외에는 아무것도 모를 뿐이다.

우주적인 속도로 날라오는 소행성이나 혜성이 지구 대기권에 진입하면, 그 속도가 너무 빨라서 그 앞쪽에 있는 공기가 비켜날 틈이 없기 때문에 자전거 펌프 속에서처럼 압축된다. 그런 펌프를 써본 사람이라면 누구나 알고 있듯이, 공기가 압축되면 뜨거워진다. 그래서 대기에 진입한 소행성 앞쪽의 공기의 온도는 태양표면 온도의 열 배에 가까운 6만K까지 올라가, 운석이 지나가는 길에 서있는 사람, 집, 공장, 자동차를 비롯한 모든 것이 일 순간에 불 속에 던져진 셀로판처럼 찌그러져 버린다.

대기권에 진입한 운석은 1초 이내에 지표면에 충돌하며 순간적으로 기화해 버리지만, 그 충격으로 수천 제곱 Km의 돌이나 흙과 함께 엄청나게 뜨겁게 가열된 가스가 바깥쪽으로 분출된다. 또한 직접적인 영향권 바로 바깥에서 가장 먼저 겪게 되는 재앙은 인간의 눈으로는 본 적이 없는 엄청나게 눈부신 빛이다.

그 순간부터 1~2분 이내에 상상도 할 수 없는 규모의 종말과 같은 광경이 펼쳐지게 된다. 하늘 끝까지 닿는 무시무시한 어둠이 시속 수천 km로 퍼져나가면서 시야를 완전히 막아 버린다. 그런 어둠은 소리의 속도보다 빠르게 다가오기 때문에 소름 끼치는 세상은 엄청난 적막 속에 빠져 버린다.

하지만 그런 것은 초기 충격파에 불과하다. 그 이후에 나타나게 될 피해가 엄청난 전 세계적인 규모라는 것을 짐작 할 수 있을 뿐이다.

엄청난 규모의 지진들과 전 세계의 화산들이 우르릉거리며 터질 것이며, 엄청난 해일이 해안을 향해 덮쳐 갈 것이다. 시커먼 구름이 전 세계를 덮을 것이고, 시뻘겋게 달아오른 돌덩이와 파편들이 날아다니면서 전 세계가 불길에 휩싸이게 될 것이다.

전리층이 심하게 교란되면서 모든 통신시설이 작동하지 않을 것이기 때문에 생존자들은 무슨 일이 생겼는지도 알 수가 없고, 어디로 몸을 피해야 하는가 알 수가 없게 된다.

사실 그런 것은 문제가 되지도 않는다. 어느 사람이 말했듯이, 도망치는 일은 “죽는 순간을 조금 늦추는 것에 불과할 뿐이다. 지구가 생명을 유지 할 수 있는 능력은 어느 곳에서나 마찬가지로 줄어들 것이기 때문에 어떠한 피나는 노력으로도 사망자를 크게 줄이지는 못할 것이다.“

그런데 우리가 다가오는 운석을 발견했다고 가정해 보기로 하자. 과연 우리가 무엇을 할 수 있을까? 우리가 핵무기를 발사해서 그것을 산산조각 낼 수 있을 것이라고 생각하는 사람들이 있지만 거기에는 문제가 있다.

어떤 방법으로 핵무기를 소행성에 충돌시켜서 그것을 조각으로 파괴시킨다 하더라도 그 결과는 목성에 <슈메이커-레비 9 혜성>이 충돌했던 경우처럼 작은 암석 덩어리들이 차례로 지구에 충돌하게 하는 것에 불과 할 것이다. 더욱이 이제는 그 돌덩어리들이 방사성 물질로 심하게 오염되었다는 차이가 생긴다.

애리조나 대학에서 소행성을 추적하고 있는 톰 게럴스는 1년 전에 사태를 파악한다고 하더라도 충분한 준비를 갖추기 어려울 것이라고 믿고 있다.

그러나 우리가 그런 물체가 다가오고 있다는 것을 미리 알 수 있는 것은 기껏해야 6개월 전이 될 가능성이 훨씬 더 높다. 혜성의 경우에도 마찬가지이다.  그렇게 되면 너무 늦어버린다. 1929년부터 분명하게 목성의 주위를 돌고 있었던 <슈메이커-레비9 > 혜성을 발견하기까지는 반세기가 넘게 걸렸다.

어떤 물체가 지구를 향해서 다가오고 있다는 사실을 알고 있다고 하더라도, 그 정확한 궤적을 계산하는 것은 너무 어렵고, 오차 범위가 크기 때문에 충돌이 일어나기 몇 주전이 되어야만 그 궤적을 확실하게 알 수가 있게 된다.

물체가 다가오고 있는 동안에 우리는 불확실성의 범위 안에 들어 있을 뿐이다. 세상의 역사에서 가장 흥미로운 몇 달이 될 것이 확실하다. 그런 후에 그 물체가 안전하게 지나가버린다면 어떤 일이 일어 날 것인지 상상이 될 것이다.

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the Solar System

행성    : 수성 · 금성 · 지구 · 화성 · 목성 · 토성 · 천왕성 · 해왕성
왜행성 : 세레스 · 명왕성 · 하우메아 · 마케마케 · 에리스
기타    : 태양 · 위성 · 유성체 · 소행성(소행성대) · 혜성 · 카이퍼 대 · 산란 분포대 · 오르트 구름

Planets and dwarf planets of the Solar System. Sizes are to scale, but relative distances from the Sun are not.


소행성대의 소행성들이 행성이 되지 못한 이유

소행성대에 있는 소행성들이 행성이 되지 못한 이유는 두개의 설이 있는데, 하나는 목성의 인력 때문이라는 설도 있고, 소행성들에게 접착제 하는 구실이 적었기 때문이라는 설도 있다. 즉 하나는 소행성대의 소행성들은 다른 소행성들과 같이 행성을 만들고 있었는데, 목성의 인력에 끌려 이미 만든 행성이 다시 나누어져 소행성대를 이루게 되었다는 설이고 두번째로는 소행성대의 소행성들은 다른 소행성들과 같이 행성을 만들고 있었는데, 다른 행성을 만들고 있는 소행성들과 달리 접착제 구실을 하는 물체가 너무 적어서 이 소행성들은 붙어 행성을 만들지 못하고 중간에 만들다 다시 떨어져 소행성대를 이루게 되었다는 설이다.

소행성 대 & 카이퍼 대 (the Asteroid belt and the Kuiper belt)

The regions (or zones) of the Solar system: the inner solar system, the asteroid belt, the giant planets (Jovians) and the Kuiper belt.
Sizes and orbits not to scale, view is tilted.

소행성(小行星)은 태양 주위를 공전하고 있는 행성보다 작은 천체이다. 처음으로 발견된 소행성은 1 세레스이며, 일부 소행성은 그 자신의 위성을 거느리고 있다. 가스로 된 코마나 꼬리를 가지지 않는다는 점에서 혜성과 구분되지만, 일부 소행성은 과거에 혜성이었으며, 태양에서 멀리 떨어져있는 소행성의 경우 태양과 충분히 가까워지면 혜성과 같은 특징을 보일 수 있다.

대부분의 발견된 소행성은 화성과 목성 궤도 사이의 소행성대(asteroid belt)에 존재한다. 소행성대는 태양으로부터 2.2에서 3.3 AU에 있으며, 가장 큰 소행성은 1 세레스이다. 이 영역에 있는 모든 소행성들을 모아도 그 질량은 달의 약 4% 정도에 불과하다.

트로이 소행성군으로 불리는 소행성 무리는 목성의 라그랑주점 L₄와 L₅ 주변에 위치한다. 이 영역에서 가장 큰 소행성은 624 헥토르이다. 2005년까지 약 2000개의 소행성이 발견되었으며, 소행성대에 분포하는 소행성 수의 절반 정도가 이 곳에 있으리라 보인다. 433 에로스와 같은 지구 근접 소행성이나, 136199 에리스와 같이 카이퍼 대에 분포하는 소행성도 있다.

18세기 천문학자들은 화성과 목성 사이에 비어있는 간격이 이상하다고 생각했다. 행성이 태양으로부터 얼마나 떨어진 곳이 있어야 하는지를 알려주는 경험 법칙인 티티우스-보데의 법칙에 따르면, 2.8 AU 위치에 발견되지 않은 행성이 있어야 했다. 1801년 예견된 위치에서 1 세레스가 발견되었으며, 이후 많은 소행성들이 비슷한 궤도에서 발견되었다.


◀ 소행성대(흰색)와 트로이 소행성군(녹색)에 속하는 소행성들

카이퍼 대(Kuiper Belt) 또는 에지워스-카이퍼 대(Edgeworth-Kuiper belt)는 태양계의 해왕성 궤도보다 바깥쪽의 황도면 부근에 있는, 천체가 밀집한, 구멍이 뚫린 원반형의 영역이다. 바깥쪽 경계는 애매하지만, 연속적으로 오르트 구름에 이어져 있다고 생각된다. 48~50 AU보다 바깥쪽을 산란 분포대라고 한다.

카이퍼 대에 위치한 천체를 카이퍼 대 천체(KBO) 라고 한다. 1951년 제러드 카이퍼는 단주기 혜성의 기원으로 카이퍼 대를 예언한 바 있다. 카이퍼 대 천체는 오랫동안 이론적으로만 존재하다가 1992년 처음 발견되었으며, 1992QB₁으로 명명되었다.

카이퍼 대 천체가 충돌이나 중력 섭동을 받게 되면 안쪽으로 들어오기도 하는데, 이것이 단주기 혜성의 기원이다. 반대로 어떤 천체는 바깥으로 튕겨나가 오르트 구름의 구성원이 되기도 한다.


Known objects in the Kuiper belt, derived from data from the Minor Planet Center. Objects in the main belt are coloured green, while scattered objects are coloured orange. The four outer planets are blue. Neptune's few known Trojan asteroids are yellow, while Jupiter's are pink. The scattered objects between the Sun and the Kuiper belt are known as centaurs. The scale is in astronomical units. The pronounced gap at the bottom is due to obscuration by the band of the Milky Way.

◀ 해왕성과 명왕성 궤도를 둘러싸고 있는 카이퍼 대.

These four panels show the location of trans-Neptunian object 90377 Sedna, which lies in the farthest reaches of the Solar system.

Each panel, moving clockwise from the upper left, successively zooms out to place Sedna in context.

The first panel shows the orbits of the inner planets and Jupiter; and the asteroid belt.

In the second panel, Sedna is shown well outside the orbits of Neptune and the Kuiper belt objects.

Sedna's full orbit is illustrated in the third panel along with the object's location in 2004, nearing its closest approach to the Sun.

The final panel zooms out much farther, showing that even this large elliptical orbit falls inside what was previously thought to be the inner edge of the spherical Oort cloud: a distribution of cold, icy bodies lying at the limits of the Sun's gravitational pull.

Sedna's presence suggests that the previously speculated inner disk on the ecliptic does exist.


◀ The orbits of the bodies in the Solar System to scale (시계방향으로 보면 된다.)

Most Distant Object in Solar System Discovered  "Sedna(ssc2004)"
For Release: March 15, 2004

NASA-funded researchers have discovered the most distant object orbiting Earth's Sun. The object is a mysterious planet-like body three times farther from Earth than Pluto. The object, called "Sedna" for the Inuit goddess of the ocean, is 13 billion kilometers (8 billion miles) away, in the farthest reaches of the solar system.

Discovery Image

These three panels show the first detection of the faint distant object dubbed "Sedna." Imaged on November 14th, 2003 from 6:32 to 9:38 Universal Time, Sedna was identified by the slight shift in position noted in these three pictures taken at different times. Subsequent observations at longer time intervals provided the information necessary to deduce the nature of Sedna's 10,500 year orbit around the Sun. The field of view of each frame is 3.4 arcminutes square, and each pixel is 1.0 arcsecond.

In this artist's visualization, the newly discovered planet-like object, dubbed "Sedna," is shown where it resides at the outer edges of the known solar system. The object is so far away that the Sun appears as an extremely bright star instead of the large, warm disc observed from Earth. All that is known about Sedna's appearance is that it has a reddish hue, almost as red and reflective as the planet Mars. In the distance is a hypothetical small moon, which scientists believe may be orbiting this distant body.

This animation shows the location of the newly discovered planet-like object, dubbed "Sedna," in relation to the rest of the Solar System. Starting at the inner Solar System, which includes the orbits of Mercury, Venus, Earth, and Mars (all in yellow), the view pulls away through the asteroid belt and the orbits of the outer planets beyond (green). Pluto and the distant Kuiper Belt objects are seen next until finally Sedna comes into view. As the field widens the full orbit of Sedna can be seen along with its current location. Sedna is nearing its closest approach to the Sun; its 10,000-year orbit typically takes it to far greater distances. Moving past Sedna, what was previously thought to be the inner edge of the Oort cloud appears. The Oort cloud is a spherical distribution of cold, icy bodies lying at the limits of the Sun's gravitational pull. Sedna's presence suggests that this Oort cloud is much closer than scientists believed.

오르트 구름(Oort cloud)

오르트 구름(Oort cloud)은 네덜란드의 천문학자 오르트(Jan Hendrik Oort)가 처음 그 존재를 주장한 존재로, 태양계의 가장 바깥 영역이다. 주로 혜성이 자리잡고 있다. 태양에서 5만 - 10만 천문단위 범위에 해당한다. 90377 세드나와 2000 CR105는 원일점이 각각 975 AU와 397 AU로, 안쪽 오르트 구름(IOC) 천체로 분류되기도 한다. 그러나 이들을 확장 산란 분포대(SDO)의 일부로 보는 견해도 있다.

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잘 알려진 소행성들

(좌) NASA's Hubble Space Telescope color image of Ceres, the largest Main Belt asteroid.
(우) 세레스의 내부구조  Cutaway view of asteroid 1 Ceres. Observations of 1 Ceres, the largest known asteroid, have revealed that the object may be a "mini planet," and may contain large amounts of pure water ice beneath its surface.

세레스(1 Ceres)는 소행성대에 있는 왜행성이다. 로마 신화의 농업과 곡물의 여신인 케레스를 따라 이름붙여졌다. 1801년 1월 1일, 이탈리아의 천문학자 주세페 피아치가 처음 발견했다. 지름은 950 km이다. 소행성대에서 가장 크고 무거운 천체로, 소행성대 전체 질량의 약 1/3 정도 된다.

세레스의 분류는 발견 이후 여러 차례 바뀌었다. 처음 발견했을 때에는 행성으로 여겨졌으나, 비슷한 천체가 여럿 발견되면서 이후 150여년간 이들 천체를 아우르는 소행성의 대표로 다뤄졌다. 나중에 소행성에 일련번호를 매기면서 처음 발견되었다는 이유로 1이라는 번호를 부여받았다. 해왕성 바깥 천체인 에리스가 발견되면서 에리스와 카론과 더불어 세레스를 행성으로 분류하자는 제안이 국제천문연맹에 제출되었으나 부결되었다. 이 제안 대신에 2006년 8월 24일 열린 국제천문연맹 총회에서 세레스는 왜행성에 속하게 되었다. 연맹은 세레스가 여전히 소행성에 속하는지에 대해서는 따로 언급하지 않았다.
▲ Left to right: 4 Vesta, 1 Ceres, Earth's Moon

1) 433 Eros
2) 243 Ida and its moon Dactyl, the first satellite of an asteroid to be discovered.
3) 253 Mathilde, a C-type asteroid measuring about 50 kilometres (30 mi) across. Photograph taken in 1997 by the NEAR Shoemaker probe.

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원문 출처 : http://kr.blog.yahoo.com/mossben2002/1231

소행성 충돌 관련 NASA 자료;
Bill Bryson - A short history of nearly everything (ISBN 89-7291-364-2)
http://impact.arc.nasa.gov/intro_impact.cfm
http://neo.jpl.nasa.gov/
http://impact.arc.nasa.gov/torino.cfm
http://science.nasa.gov/newhome/headlines/ast09dec97_2.htm

소행성 WIKIPEDIA
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%86%8C%ED%96%89%EC%84%B1
http://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid
http://en.wikipedia.org/wiki/Manson_crater
http://www.cnn.com/TECH/9705/28/comet.storm/index.html
http://smallcomets.physics.uiowa.edu/

슈메이커-레비 9 혜성 - NASA JPL
http://www2.jpl.nasa.gov/sl9/

슈메이커-레비 9 혜성 - WIKIPEDIA
http://en.wikipedia.org/wiki/Comet_Shoemaker-Levy_9
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8A%88%EB%A9%94%EC%9D%B4%EC%BB%A4-%EB%A0%88%EB%B9%84_9_%ED%98%9C%EC%84%B1