토성 옆을 지나고 있는 타이탄. 사진제공=나사지구의 위성은 ‘달’ 1개이지만 토성은 100개가 넘습니다. 지금까지 발견된 토성의 위성은 145개로 태양계에서 가장 많죠. 토성의 많은 위성들 중 ‘타이탄’과 ‘엔셀라두스’라는 위성이 있는데 이것들은 천문학계의 큰 관심을 받고 있습니다. 두 위성에 생명체가 있을 가능성이 높기 때문이죠.
그래서 이번 기사에는 ‘타이탄’에 대해서 알아보려고 합니다. 타이탄은 지름이 5151km로 태양계 위성 중 목성의 위성 가니메데에 이어 두 번째로 큽니다.
타이탄은 태양계 천체 중 오렌지 빛 대기가 있는 희귀한 위성입니다. 토성 주변을 도는 공전주기는 16일이며, 평균온도는 영하 179.5도, 대기조성은 98.4%가 질소이고 나머지는 메탄과 수소로 이뤄져 있습니다.
특히 이 위성은 기압이 높은데 평균 146.7킬로파스칼(kPa)로 지구의 평균기압(101.3kPa)보다 1.4배나 높습니다. 이처럼 타이탄은 기압이 높고 대기는 짙으며 기온이 낮아 ‘차가운 금성’이라고도 불립니다.
타이탄은 이런 험한 환경 때문에 과학자들은 생명체 존재 가능성이 희박하다고 봤었습니다. 지구의 경우 태양과 가깝고 적당한 온도 덕분에 각종 유기화합물이 활동할 수 있는 조건이어서 생명체가 생겨났지만 타이탄은 지구의 환경과 너무 다릅니다.
하지만 근래 들어 타이탄에 탄화수소 화합물과 나이트릴, 소량의 산소화합물이 발견되면서 생명체가 존재할 수 있는 유력한 후보지로 주목받고 있습니다.
과학자들은 타이탄에 지표 뿐 아니라 지표 아래 바닷물이 있을 것으로 추정하고 있어 생명체 거주 가능성이 매우 높은 곳입니다.
타이탄을 탐사하는 드래곤플라이의 상상도. 영상제공=나사미국 항공우주국(NASA·나사)은 타이탄에서 생명체를 찾기 위한 계획을 진행해나가고 있습니다.
지난 3월에는 타이탄의 하늘을 날게 될 무인 드론 탐사선 ‘드래곤플라이(Dragonfly)’의 풍동 시험을 성공적으로 마치기도 했습니다.
드래곤플라이는 2027년 지구에서 발사돼 타이탄에서 활동하게 될 자동차 크기의 무인 드론입니다.
나사는 랭글리연구센터에서 드래곤플라이의 로터 작동을 포함해 타이탄의 대기 조건에서도 원활히 비행할 수 있는지 시뮬레이션하는 풍동 시험을 진행했습니다. 풍동 시험은 공기 중을 운행하는 물체에 작용하는 공기력, 압력, 유속 등을 평가하기 위해서 물체를 고정하고 바람을 흐르게 하는 테스트입니다.
당시 총 4번의 테스트가 진행됐고, 이 중 2번은 가로 4.2m, 세로 6.7m 크기의 아음속(亞音速·음속보다 조금 느린 속도) 터널에서, 2번은 약 4.8m 트랜소닉 다이나믹스 터널(TDT)에서 진행됐습니다.
아음속 터널 테스트는 연구진이 개발한 유체 역할 모델을 검증하는 데 사용되며, TDT 테스트는 타이탄과 같은 무거운 대기 조건에서 드래곤플라이의 운행 능력과 컴퓨터 모델을 검증하는 데 사용됩니다.
잠자리 모양을 한 드래곤플라이는 모든 과학장비를 갖춘 나사의 행성 간 회전익 탐사선으로, 타이탄 표면의 지질학적 관심 지역을 수 ㎞ 비행할 수 있습니다.
나사에 따르면 이 탐사선은 모두 8개의 회전날개로 구동되며, ‘드래건플라이 질량 분석기(DraMS)’라는 과학 장비가 실려 있습니다.
타이탄은 밀도가 지구의 5배에 달하고 중력도 약해 드래건플라이가 무거운 장비를 싣고도 자유롭게 날아다닐 수 있다고 합니다.
드래건플라이는 과학적으로 탐사 가치있는 곳을 찾으면 드릴로 구멍을 뚫고 1ｇ 미만의 시료를 채취해 DraMS가 설치된 밀폐 공간 안에 넣고 레이저를 쏴 이온화 함으로써 화학적 성분을 측정하게 됩니다.
드래곤플라이의 주요 목표 중 하나는 타이탄의 지표면에서 샘플을 추출해 분석하는 것입니다. 카메라, 센서, 샘플러를 갖춘 이 탐사선은 타이탄에서 유기 물질이 포함된 것으로 알려진 지역을 집중적으로 조사할 예정입니다.
