[태양계] 첫번째 행성, 수성

[태양계] 중 태양과 가장 가까이 있는 것이 수성입니다.

 

수성은 (한자: 水星, 라틴어: Mercurius) 태양에서 평균 5,800만km 떨어져 있으며, 태양계의 행성 중 첫 번째로 태양과 가장 가까운 궤도를 도는 행성입니다. 수성의 반지름은 2,440km, 둘레 43,924km로 가장 작은 내행성이기도 하죠. 공전 주기는 88일, 자전 주기는 58일이며, 밀도는 5.427g/㎤입니다. 핵은 수성 전체 반지름 70% 이상을 차지하고 철을 주성분으로 할 것으로 추정됩니다. 규산염으로 구성된 맨틀이 그 바깥을 차지하고 있습니다.

 

전체적으로 수성 표면은 달에 있는 바다와 유사한 평원, 그리고 수십억 년 동안 활동하지 않는 큰 충돌구가 있습니다. 표면은 달과 비슷하게 충돌구가 많으며, 행성이 식으면서 수축할 때 형성된 거대한 절벽이 존재합니다. 지금까지 알려진 수성 지질에 관한 정보는 마리너 10호와 지상에서 관측하여 알려진 것이며, 특히, 최근 메신저의 탐사로 정보량이 더 증가했습니다. 그 예로, 그릇 형태로 된 퍼진 충돌구가 발견되었는데, 과학자들은 이를 "거미(the spider)"라고 부르고 있습니다.

 

2008년 10월, 메신저호에서 전송된 수성 표면에 관한 자료는 연구자들에게 큰 도움을 주었습니다. 이 자료로 수성 표면은 화성이나 달 표면보다 더 이질적이라는 것이 밝혀졌습니다. 수성에는 나트륨, 칼륨 등으로 구성된 대기가 있지만, 기압은 지구의 1조분의 1로 매우 희박합니다. 또한, 약한 자기장도 존재하는 것으로 확인되었습니다. 행성 중 태양에 가장 가깝기 때문에 강력한 중력의 영향을 많이 받아 매년 조금씩 궤도가 움직이고, 수성 표면은 울퉁불퉁하기 때문에 지역마다 알베도 값이 다릅니다. 특히, 수성은 링클 리 지 외에도, 고원, 산, 평원, 절벽, 계곡 등 여러 지형이 존재합니다.

 

46억년 전부터 38억 년 전까지, 수성 표면에 혜성과 소행성이 충돌하는 기간이 있었는데, 이 기간을 후기 대 폭격기라고 하고, 전체적인 폭격으로 인하여 충돌구가 급격히 늘어났습니다. 지구와 달리 수성은 대기가 희박하기 때문에, 충돌체의 속도가 감소하지 않았기 때문이죠. 또, 이 시기에는 화산 활동도 활발했고, 칼로리스 분지는 마그마로 가득 차 있었다고 합니다. 수성의 평균 온도는 452.5 K인데, 일반적으로 100K - 700K 로 극단적인 온도 분포를 보이고 있습니다. 이는 대기가 거의 존재하지 않고 적도와 극의 온도 차가 크기 때문이죠. 수성의 태양 직하점의 온도는 원일점에 있을 때는 550K이며, 근일점에 있을 때는 700K까지 상승합니다. 반면, 밤인 쪽 평균 온도는 110K입니다.

 

수성 표면에서 태양 빛의 세기는 태양 상수가 지구의 태양 상수보다 4.59 - 10.61배 크기 때문에 매우 강한 것이 특징입니다. 표면 온도가 높지만 수성을 관측하면 의외로 얼음이 존재한다는 것을 알 수 있습니다. 극의 깊숙한 곳에 있는 분화구는 직접적으로 태양 빛을 받지 않아, 온도가 102K 아래로 내려가기 때문이죠. 얼음은 레이더를 잘 반사하는 특징이 있는데, 1990년대 초반, 과학자들은 골드 스톤 복합 단지의 70 m 망원경과 VLA을 이용하여 극 근처를 관측하다가 높은 알베도 값을 갖는 곳을 발견했습니다. 얼음은 알베도가 높은 지역에서 존재하는 것이 이상하지 않기 때문에, 천문학자들은 위의 사실을 대부분 그럴듯하다고 수긍한다고 합니다.

 

수성의 극점에 얼음으로 덮인 지역은 약 1톤 상당의 얼음이 있을 것으로 추정되며, 표토층으로 덮여있을 것이라고 추측하고 있습니다. 얼음의 기원은 아직 밝혀지지 않았지만, 두 가지 설이 유력하게 제기되고 있는데, 하나는 행성 내부의 물이 기화했다는 설이고, 다른 하나는 혜성과 충돌하여 얼음이 퇴적되었다는 설입니다. 수성탐사선으로는 마리너 10호(미국 NASA), 메신저(미국 NASA), 베피 콜롬보(유럽의 ESA와 일본 JAXA의 공동 프로젝트)가 있습니다. 마리너 10호와 메신저호는 이미 임무가 종료되었고, 베피 콜롬보호는 2018년 10월 19일 발사돼 2025년에 수성 중력권에 진입, 임무를 수행할 예정입니다. 베피 콜롬보호는 두 대의 궤도선으로 이뤄져 있으며 수성궤도에서 분리돼 임무를 수행할 것입니다.