수성 북극에 확인된 얼음의 존재는 무엇을 의미할까?

출처 NASA

수성을 돌고 있는 메신저 탐사선의 관측결과를 분석한 결과 수성의 북극에 200억톤에서 2조톤의 많은 양의 물이 얼음 상태로 존재한다는 사실이 2012년 11월 29일 사이언스 잡지 익스프레스 편에 보고 되었다(참고로 충주 다목적댐이 만수되었을 때 저장되는 물의 양이 약 20억톤이다. 따라서 충주댐의 저수용량의 10배 내지 1000배의 많은 물이 있는 것이다).  http://www.sciencemag.org/content/early/2012/11/28/science.1229953

 1991년 푸에르토 리코에 설치된 거대한 전파망원경에서 관측한 결과  수성의 북극의 분화구와 같이 햇볓이 도달하지 아니하는 곳에 얼음이 존재한다는 추측이 있었다.   그러나 최근 메신저가 수성에 접근하여 중성자 분광기로 관측한 결과 수성에 존재하는 얼음에 대한 더 정확한 정보를 알아 내게 된 것이다. 그렇다고 하더라도 예상한 것보다 많은 양의 물이 수성에 존재하고 또한 얼음 표면에 10-20cm 두께의 유기층이 덮여 있다는 사실도 밝혀 내었다.

수성은 태양에서 평균 거리가 약 6000만km로 행성 중에서 태양에  가장 가깝게 돌고 있다 (참고로 지구와 태양의 평균거리는 약 1억5천만km이다).   단위면적당  지구보다 약 6배가 넘는 태양열을 받게 되어  수성 적도 지역의 평균 기온은 섭씨 70도 정도이다. 그러나 수성은 대기가 없어 적도지역의 열이 극 지역으로 전달되지 못한다. 그리고 수성의 자전축이 거의 기울어 있지 아니하기 때문에(참고로 지구의 자전축은 23도 정도 기울어 있어 그 변화에 의하여 중위도 이상의 지역에 4계절이 존재한다), 수성의 고위도 극 지역은 햇볕이 도달하지 아니하여 얼음이 존재할 수 있을 정도로 춥다.

여기서  수성과 지구 사이에서 공전하는  금성을 살펴 보자. 금성은 태양으로부터 약 1억km거리를 돌고 있다.   단위면적당 수성보다는 약 1/3정도의 태양열을 받고 지구에 비하여는 약 2배 정도의 태양열을 받는다. 그리고 금성은 이산화탄소를 주성분으로 하는 지구보다 93배나 되는 짙은 대기를 가지고 있다. 최근 온실가스에 의한 지구온난화 현상이 많이 논의된다. 이산화탄소, 메탄 등의  온실가스는  태양으로부터 전달된 열을 대기내에 보전하는 역할을 한다.  이산화탄소를 주성분으로 하는 온실가스의 영향으로 금성 표면의 평균기온은 섭씨 460도의 지독한  한증막 상태로 수성보다 훨씬 더 표면 기온이 높은 것이다.  온실가스로 인한 온난화 효과를 수성과 금성의 기온을 비교하여 보면 잘 알 수 있게 되는 것이다. 

출처 NASA

미국우주항공국(NASA)와 유럽우주항공국(ESA)의 공동연구로 최근 육지 빙하가 녹아서 매년 해수면이 올라가는 양이 측정되어 발표되었다. 그 결과는 충격적이다. 20년전에는 매년 해수면이 0.27mm씩 상승하였는데 최근에는 해수면의 상승속도가 3배 이상 올라가서 매년 0.95mm씩 상승한다는 것이다. 

http://www.nasa.gov/mission_pages/Grace/news/grace20121129.html

특히 위 사진에 보이는 그린랜드의 빙하가 녹는 속도가 심하게 가속되고 있다고 한다. 인류가 배출하는 이산화탄소 양의 증가에 의하여 지구온난화가 가속되고 있는 것을 실증하는 것이다. 인류가 배출하는 이산화탄소 배출량을 줄이지 아니할 경우 지구 기온의 극심한 변화로 인류가 자멸할 수 있다는 심각한 인식을 가지고 각국이 협력하여 실천하는 것이 절실히  필요하게 되었다.

2012년 대한민국은 인천 송도에 녹색기후기금 사무국을 유치한 성과가 있었다. 향후 녹색기후기금은 개발도상국에 대해 기후변화에 대한 적응과 감축을 지원하는 중요한 역할을 할 것이다. 대한민국도 2011년 기준으로 세계에서 7번째로 이산화탄소를 많이 배출하는 국가이다. 녹색기후기금 사무국을 국내에  유치한 단기적인 경제적 효과를 내세우기 보다는 향후 기금 사무국으로부터 받는 신속한 정보를 통하여 대한민국 자체의 이산화탄소 배출량을 효율적으로 축소할 신재생에너지 산업을 육성하기 위하여 노력하여야 할 것이다.

출처 위키미디어 공용

다음으로 수성 북극에 남아 있는 물의 근원은 무엇일가 하는 의문을 가질 수 있다.  과학자들은  혜성이나 물을 많이 지닌 소행성이 수성에 충돌하면서 남은 물이 수성의 북극에 얼음상태로 존재하는 것으로 본다.  달에 남아 있는 많은 분화구를 연구한 결과 그 대부분이 약 38억년전에서 41억년전 사이에 생긴 것으로 나타났다. 이 시기에 태양계 해왕성 너머 많은 소행성이 분포하는  위 그림 녹색으로 나타나는  카이퍼 벨트에 있는 물을 주성분으로 하는 소행성이 태양가까이 접근하면서 행성들과 극심한 충돌을 일으킨 것으로 본다. 그 것을 "과거 대충돌(The Late Heavy Bombardment )이라 한다.  

출처 NASA

이 시기에  충돌한 소행성의 물이 해가 비치지 아니하는 달의 분화구에 얼음 상태로 많은 양이 남아 있는 것이 NASA가 2010년에 실시한  " LCROSS"라고 불리우는 충돌실험에서 확인되었다. 마찬가지로 과거 대충돌 시기에  수성에 접근한 얼음 소행성의 물이 수성의 극 지역에 많은 양이 남아 있는 것이다. 사실 지구에 존재하는 많은  물도 그 때 소행성이 전하여 준 물이 근원이라는 설이 유력하게 주장되고 있다.

이번에 발견된  새로운 미스테리는 수성 북극지역의 얼음위에 10-20cm두께의 유기물이 덮여 있는 사실이다. 그러한 유기물의 근원이 단순히 소행성의 잔해인지 아니면 그 이후 태양에서 나온 방사선과의 상호작용인지 상당히 궁금한 부분이다. 향후 수성 북극 얼음에 덮여 있는 유기물의 성분과 발생과정에 대한 연구가 더 이루어질 경우 수성이나 태양계 행성 전체의 발생 과정에 대해 더 많은 것을 알 수 있을 것이라고 과학자들은 예측한다.

정리하면 지구보다 훨씬 태양에 가까운 수성의 북극에서 많은 양의 얼음 상태의 물이 발견된 것은 놀라운 일이다. 그러한 얼음의 향후 추가 연구에서 태양계 생성 과정에서 아직 잘 모르고 있는 사실이 새로 밝혀질 수도 있다. 그리고 수성보다 태양에서 먼 금성이 이산화탄소의 온실가스 효과에 의하여 수성보다 훨씬 더운 표면 기온 섭씨 460도인 사실을 상기하면서 온실가스에 의한 지구온난화 가속에 대하여 다시 심각하게 고민하여야 할 것이다.  북극지방의 빙하가 가속된 속도로 녹고 해수면이 올라 가면서 지구는 이미 비상상황에 접하여 있다.  각국이 협력하여 지구온난화 방지를 위한 온실가스 배출량 축소에 노력해야 한다.