인류 역사의 대부분을 통틀어 인류가 알고 있는 유일한 자연 위성은 달이었습니다. 토성, 금성, 목성, 수성과 같은 행성은 육안으로 볼 수 있지만 갈릴레오 갈릴레이가 1610년 1월 7일 세계 최초의 망원경을 통해 목성의 더 큰 위성 몇 개를 발견하기 전까지는 그렇지 않았습니다. 그 이후로 수년 동안 엄청나게 작은 것부터 아주 거대한 것까지 800개가 넘는 자연 위성이 발견되었습니다.
지구를 공전하는 달은 우리 태양계 전체에서 관찰된 것과 비교할 때 매우 이례적입니다. 그 크기는 지구의 약 27% 정도로 이상합니다. 태양계의 다른 달을 살펴보면, 궤도를 도는 행성에 비해 상대적으로 작습니다.
그러나 그 위성은 행성과 비교할 때 작을 수 있지만 그럼에도 불구하고 우리를 포함한 다른 달과 비교할 때 큽니다. 이 글을 쓰는 시점에서 천문학자들은 아직 우리 태양계 밖에서 달을 발견하지 못했지만 우리 별 뒷마당에 편재되어 있다는 점을 고려하면 결국 달이 바뀔 가능성이 높습니다. 그러면 우리가 측정하고 관찰할 수 있는 위성은 대략 891개가 됩니다. 이 위성들 각각은 우리 별 근처에 존재하며, 모두 거대하고 독특하고 매혹적인 특성을 자랑합니다.
달
달은 지구에서 가장 가까운 우주 이웃으로, 약 240,000마일 떨어진 곳에서 지구를 공전하고 있습니다. 그것은 대부분의 사람들에게 먼 거리이지만, 우주적으로 말하면 그것은 아무것도 아닙니다. 달은 인류가 발견한 최초의 위성이며, 이는 이해하기 어렵습니다. 놓치기 어렵습니다. 그것은 역사 전반에 걸쳐 수많은 영적, 종교적 개념에 뿌리 박혀 있으며, 그 중력은 지구에 직접 영향을 미쳐 바다의 조수를 유발합니다.
달의 형성에 관해서는 수많은 이론이 있지만, 가장 널리 알려진 이론은 행성이 아직 형성되고 있을 때 지구에 충돌했다는 것입니다. 그 충돌은 해당 행성을 포착하여 지구의 달로 만들었습니다. 오랜 세월 동안 인류는 달을 경이롭게 바라보았고 달이 가까이 있는 동안 달에 도달하는 것은 20세기까지 불가능한 일이었습니다. 1969년 7월 20일, 닐 암스트롱과 버즈 올드린은 달 표면에 착륙하여 인류의 우주 탐사를 향한 첫 걸음을 내디뎠습니다.
실제로 달의 주인이 누구인지 궁금하다면, 그 두 우주비행사가 달 표면에 미국 국기를 꽂았기 때문에 이는 타당한 질문입니다. 다양한 국제 조약을 통해 어느 누구도 달을 소유하지 않지만 그렇다고 해서 세계 국가들이 달의 자원을 활용하는 데 열중하지 않는다는 의미는 아닙니다. 진행 중인 아르테미스 임무는 사람들이 다시 한 번 달 위를 걸어가는 것을 보게 될 것이며, 달을 화성으로 가는 디딤돌로 사용하게 될 것입니다. 달의 크기는 지름이 2,160마일에 달하며 표면적은 아시아와 비슷하지만 약간 작습니다.
이오
이오는 17세기 갈릴레오가 망원경으로 목성을 관찰하면서 발견한 위성 중 하나입니다. 이오는 직경이 2,264마일로 달보다 약간 크지만 크기 때문에 천문학자들의 관심을 끌지 않습니다. 대신, 그들은 목성의 가장 가까운 달에 용암이 활발하게 모래 언덕을 형성하고 있다는 사실에 훨씬 더 관심이 있습니다. 달은 지질학적으로 활동적이며 태양계에서 가장 밀도가 높은 달이므로 중력이 더 큰 위성을 초과합니다.
이오는 지질학적으로 매우 활동적이어서 400개 이상의 활화산이 있어 다른 어떤 달이나 행성보다 화산 활동이 더 활발합니다. 지구상의 화산과는 달리 이오는 목성과 262,000마일 떨어져 있기 때문에 달이 궤도 경로를 따라 움직일 때 달이 늘어나고 압축되는 과정인 조석 가열이 발생합니다. 이것이 엄청난 수준의 화산 활동의 가장 가능성 있는 원인입니다. Io의 표면이 이미지와 일치하는 “Hellscape”라고 불리는 것은 드문 일이 아닙니다.
이오의 표면이 뜨거울 것이라고 생각하겠지만 그렇지 않습니다. 왜냐하면 이오의 표면은 태양으로부터 엄청나게 멀리 떨어져 있기 때문입니다. 약 5.4 천문 단위, 즉 501,961,359 마일입니다. 달의 평균 표면 온도는 화씨 영하 202도에 달하는데, 이는 부탄 가스를 액체로 얼릴 만큼 거의 추운 온도입니다. Io는 목성 주위를 움직이는 동안 Io의 표면을 적극적으로 재형성하면서 과학자들이 조석 가열을 연구할 수 있는 기회를 제공하는 매혹적인 달입니다.
칼리스토
이오와 마찬가지로 칼리스토도 갈릴레오가 발견한 위성 중 하나인데, 그가 이를 볼 수 있었던 이유는 크기와 반사율 때문이었다. 칼리스토의 지름은 2,996마일로 달보다 약 1/3 더 큽니다. 칼리스토는 그 표면 때문에 천문학자들에게 매혹적입니다. 일반 시청자에게는 평범해 보일 수도 있고 심지어 지구의 달과 유사해 회색의 먼지가 많은 표면에 흩어져 있는 수많은 충돌 분화구를 볼 수도 있습니다.
그러나 칼리스토가 연구하기에 흥미로운 이유는 그것이 태양계에서 가장 오래되고 분화구가 가장 많은 표면이기 때문입니다. 표면의 나이는 약 40억년이고, 분화구는 칼리스토의 지질학적 활동 부족으로 인해 형성된 직후의 모습 그대로 남아 있습니다. 활화산이나 지각변동이 없기 때문에 태양계가 존재하는 동안 표면은 거의 변하지 않았습니다. 놀랍게도 칼리스토에는 주로 이산화탄소로 구성된 외기권(얇은 대기권)이 있습니다.
NASA는 칼리스토가 생명체가 존재할 가능성이 있는 것으로 나열하고 있는데, 태양과의 거리, 두꺼운 대기가 부족하고 죽은 풍경처럼 보인다는 점을 고려하면 이상해 보입니다. 칼리스토의 표면 아래 약 155마일에 염분 바다가 있을 수 있으며, 생명체가 존재할 수 있는 잠재적인 수역이 있다고 믿어집니다. 과학자들은 생명체가 햇빛에서 멀리 떨어진 지구의 바다 깊숙한 곳에 존재하고 가혹한 조건에도 불구하고 번성하기 때문에 이러한 가능성을 의심합니다.
타이탄
우리 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 목성의 이웃인 토성으로 점프하는 것은 그 이름을 잘 얻었습니다. 이 달은 1655년 크리스티안 호이겐스(Christiaan Huygens)에 의해 발견되었으며, 그 이후로 과학자들을 매료시켜 왔습니다. 타이탄이 천문학자와 우주생물학자에게 그토록 고무적인 이유는 밀도가 높은 대기 때문입니다. 사실, 지구 대기보다 밀도가 더 높지만, 숨을 쉴 수 있는 산소가 많지 않기 때문에 보호 장치 없이 지표면을 산책하고 싶지는 않을 것입니다.
타이탄의 대기는 주로 질소 95%와 메탄 5%로 구성되어 있습니다. 달의 지름은 약 3,200마일로 지구의 달보다 약 50% 더 넓습니다. 타이탄은 목성보다 태양에서 훨씬 더 멀리 떨어져 있기 때문에 햇빛을 거의 받지 못하는데, 이는 지구의 햇빛보다 약 100배 더 어둡습니다. 혹독한 대기에 더해, 타이탄의 표면 온도는 화씨 -209도에 달합니다. 이는 얼음이 바위라고밖에 설명할 수 없는 것으로 변할 만큼 차갑습니다. 그러나 메탄 호수의 존재는 타이탄이 생명을 유지할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 시사합니다.
카시니 임무는 소금과 암모니아가 풍부한 지하 바다를 발견했습니다. 그것만으로도 생명체가 그곳에서 진화할 수 있게 되지만, 그것은 지구에서 진화한 것과는 크게 다를 것입니다. 이러한 이유로 타이탄은 미래 탐사를 위한 최고의 선택 중 하나이지만, 그 거리와 두꺼운 대기는 도전을 안겨줍니다. NASA는 2005년 타이탄에 호이겐스 탐사선을 착륙시켜 달의 대기를 연구하고 폐쇄되기 전까지 2시간 넘게 사진을 제공했습니다.
가니메데
태양계에서 가장 큰 달은 가니메데이며, 1610년 갈릴레오가 이오, 칼리스토, 유로파와 함께 발견했습니다. 가니메데의 지름은 3,270마일로 수성보다 큽니다. 태양계에서 9번째로 큰 천체이고, 질량으로는 10번째로 큰 천체이다. 달은 태양계에서 활성 자기장을 가지고 있는 유일한 달이기 때문에 매혹적입니다. 이것은 1996년까지 발견되지 않았지만 가니메데를 태양 주위를 공전하는 수백 개의 작은 천체 중에서 독특하게 만듭니다.
지구와 마찬가지로 가니메데의 자기장은 오로라를 유발합니다. 이는 태양의 전하를 띤 입자가 자기장에 충돌하여 뜨겁고 전기가 흐르는 가스의 다채로운 흐름을 생성할 때 발생합니다. 태양계의 다른 큰 천체와 마찬가지로 가니메데에도 지하에 바닷물이 있을 가능성이 높으며, 사실이라면 지구 표면보다 더 많은 물이 있을 가능성이 높습니다. 바다의 두께는 60마일로 지구상에서 가장 깊은 곳보다 10배 이상 더 깊은 것으로 알려져 있습니다.
지표면 아래 95마일에 액체 상태의 물이 존재한다는 사실은 가니메데에 생명체가 존재할 가능성이 있음을 시사합니다. 가니메데의 표면은 다른 많은 달과 마찬가지로 충돌 분화구로 덮여 있기 때문에 보기에 그다지 특별하지 않습니다. 달의 지각은 구조적으로 활동적일 가능성이 높으며 이는 시간이 지남에 따라 표면의 변화를 설명합니다. 가니메데에는 달 표면의 얼음에서 유래한 것으로 추정되는 얇은 산소 대기가 있는 것으로 여겨지지만, 평균 기온이 화씨 -171도에서 -297도 사이이므로 쾌적하지 않습니다.
