유로파 - 지하바다에 생명체 존재 가능성

목성은 태양계에서 가장 크고 밝은 행성으로, 그 웅장함으로 유명합니다. 목성을 둘러싸고 있는 가스 행성의 환경 때문에, 목성의 표면은 관측하기 어려워 그 신비로움이 더 합니다. 이러한 이유로, 목성의 위성들은 더욱 눈길을 끄는데, 그중에서도 유로파는 가장 특별한 위성 중 하나입니다.

유로파는 1610년 갈릴레오 갈릴레이에 의해 목성을 둘러싸고 공전하는 네 개의 위성들 중 하나로 발견되었습니다. 다른 세 위성인 이오, 가니메데, 칼리스토 함께 유로파는 목성의 매력적인 위성계를 형성하고 있으며, 이러한 위성들은 과거부터 천문학자들과 우주 탐사 프로젝트에 큰 관심을 갖고 있습니다. 

 

목성의 가장 특이하고 흥미로운 위성 중 하나인 유로파에 대해 더 상세하게 알아보겠습니다. 

 

유로파(Europa)는 목성의 두 번째 위성입니다. 갈릴레오 위성으로 불리는 목성의 4대 위성 중 가장 작으며, 발견된 목성의 위성 중 안쪽에서 6번째로 공전합니다. 1610년 갈릴레오 갈릴레이에 의해 발견되었으며, 그리스 신화에 나오는 제우스가 사랑에 빠진 튤로스의 공주 에우로페의 이름을 따서 명명되었습니다. 비교적 밝은 위성으로 망원경으로도 관찰할 수 있습니다.

유로파의 주성분은 규산염 암석으로, 물과 얼음으로 이루어진 지각과 철과 니켈로 이루어진 금속 핵을 가지고 있습니다. 또한 산소를 주성분으로 하는 매우 얇은 대기를 가지고 있습니다. 표면에는 균열과 줄무늬 구조가 있지만 분화구는 비교적 적습니다. 

유로파는 알려진 태양계 천체 중 가장 매끄러운 표면을 가지고 있습니다. 표면이 젊고 매끄럽기 때문에 지하에 물의 바다(내해)가 존재한다는 가설이 제기되고 있으며, 그 바다에 외계 생명체가 존재할 가능성도 논의되고 있습니다. 주요 이론적 모델은 조석력에 의한 굴곡에 의한 가열로 인해 바다가 액체 상태로 유지되고, 판구조론과 유사한 얼음의 움직임을 유도하며, 표면에는 아래쪽 바다로 화학물질을 흡수하고 있다고 제안하고 있습니다. 내해에는 기원한 것으로 추정되는 소금이 유로파 표면의 일부 지형을 덮고 있으며, 이는 내해가 해저와 상호작용을 하고 있다는 것을 시사합니다. 이는 유로파의 생명체 존재 가능성을 결정하는 중요한 요소입니다. 또한 허블 우주 망원경 관측에서는 토성의 위성 엔켈라두스에서 발견되는 것과 유사한 수증기 분출이 감지되고 있습니다. 2018년 5월, 1995년부터 2003년까지 목성 궤도를 돌았던 우주 탐사선 갈릴레오에서 얻은 데이터를 정밀하게 분석한 결과, 유로파의 물 분출 활동의 존재를 뒷받침하는 또 다른 증거가 발견되었습니다. 과학자들은 이러한 분출 활동의 존재가 위성 표면에 착륙하지 않고도 유로파의 내해에서 생명체를 탐사하는 데 도움이 될 것으로 보고 있습니다. 

유로파는 지상 망원경으로 관측하는 것 외에도 1970년대 초반부터 우주 탐사선의 플라이바이를 통한 탐사가 이루어지고 있으며, 1989년 발사된 칼릴레오 탐사선 미션은 현재 유로파 전체에 대한 데이터를 제공하고 있습니다. 현재까지 유로파에 착륙한 탐사선은 존재하지 않지만, 궤도선이나 착륙선 등의 미션을 제안하고 있습니다. 예를 들어 미국항공우주국에서는 2025년에 유로파를 집중적으로 관측하는 유로파 클리퍼(Europa Clipper)의 발사를 계획하고 있습니다.

 

유로파의 발견

유로파는 1610년 1월 갈릴레오 갈릴레이가 목성의 다른 세 개의 큰 위성인 이오, 가니메데, 칼리스토와 함께 발견했습니다. 아마도 시몬 마리우스도 같은 시기에 독립적으로 발견했을 것입니다. 갈릴레오가 목성의 위성을 처음 발견한 것은 1610년 1월 7일로, 파도바 대학에서 굴절망원경을 이용한 관측으로 목성 주변에 있는 3개의 천체를 발견했습니다. 그러나 이때는 망원경이 저배율이라 이오와 유로파를 분해할 수 없었고, 이 두 개는 단일 광점으로만 관측되었습니다. 다음날인 1610년 1월 8일이 되어서야 갈릴레오는 처음으로 이오와 유로파를 별개의 천체로 인식했습니다. 따라서 국제천문연맹에서는 가니메데와 칼리스토의 발견일을 1610년 1월 7일로 정하고 있지만, 유로파와 이오에 대해서는 처음으로 개별 천체로 관측된 날인 1610년 1월 8일을 발견일로 정하고 있습니다. 갈릴레오가 발견한 이 네 개의 위성을 통틀어 갈릴레오 위성이라고 불립니다. 

1614년 시몬 마리우스가 출판한 'Mundus lovialis'에서 마리우스는 갈릴레오가 발견하기 일주일 전인 1609년에 유로파와 다른 갈릴레오 위성을 발견했다고 주장했습니다. 갈릴레오는 이 주장을 의심했고, 마리우스의 이 저작은 표절이라고 일축했습니다. 마리우스의 관측 기록은 율리우스력의 1609년 12월 29일로부터 시작되는데, 이는 갈릴레오가 사용하던 그레고리력으로는 1610년 1월 8일에 해당합니다. 갈릴레오가 마리우스보다 먼저 발견을 발표했기 때문에 갈릴레오가 발견자로 기록되어 있습니다.

 

유로파의 명명

유로파으 이름은 다른 많은 위성들과 마찬가지로 그리스 신화의 등장인물에 따왔습니다. 유로파는 제우스가 사랑에 빠진 튤로스의 공주 에우로페가 어원이며, 그 라틴어 형태입니다. 에우로페는 페니키아의 고대도시 틸로스의 왕의 딸입니다. 또한 제우스는 로마 신화의 유피테르(Jupiter)에 해당하는 존재이고 영어로 읽을 때 유로파라고 표기하는 경우도 있습니다. 

발견자인 갈릴레오는 이 4개의 위성에 대한 명명권을 주장하며 메디치 가문의 코지모 2세를 기리기 위해 4개의 위성을 합쳐 "Cosmica Sidera"(코지모의 별들)로 명명했고 이 이름으로 정착되었습니다. 

 

유로파의 물리적 특성

유로파는 달보다 약간 작으며, 지름은 약 3,100㎞입니다. 태양계 내 위성으로는 6번째로 크고, 태양계 전체 천체 중에서는 15번째로 큰 천체입니다. 목성의 4대 위성인 갈릴레오 위성 중에서는 크기와 질량 모두 가장 작지만, 태양계 내 위성 중 유로파보다 직경이 작은 위성을 모두 합친 것보다 더 큰 질량을 가지고 있습니다. 평균 밀도로 보아 지구형 행성과 비슷한 조성을 가지고 있으며, 주성분은 규산염 암석으로 추정됩니다.

 

내부구조

유로파는 100㎞ 정도의 두께의 얼음 외층을 가지고 있는 것으로 추정됩니다. 가장 바깥쪽은 얼어붙은 얼음 지각으로 되어 있으며, 얼음 아래에는 액체의 바다가 존재할 것이 확실시되고 있습니다. 고유한 자기장은 없지만, 갈릴레오 탐사선의 자기장 측정 데이터에 따르면 목성 자기권과의 상호작용으로 인하 유도 자기장을 가지고 있으며, 이는 내부에 전기 전도도가 높은 물질의 층이 존재한다는 것을 시사합니다. 이 층은 염분이 많은 바닷물일 가능성이 높습니다. 지각의 일부가 80º에 가까운 각도로 거의 반전된 회정을 일으켰을 것으로 추정되는데, 이는 얼음 지각이 맨틀에 단단히 붙어 있다면 일어날 수 없는 현상입니다. 따라서 암석 맨틀과 얼음 지각은 내해에 의해 분리되어 있을 가능성이 있습니다. 또한, 유로파는 아마도 금속성 철로 이루어진 핵을 가지고 있을 것으로 추측하고 있습니다.

 

표면의 특징

유로파는 태양계 천체 중 가장 매끄러운 표면을 가진 천체로, 산맥이나 분화구 등 대규모 지형이 거의 없다는 특징이 있습니다. 그러나 한 연구에 따르며, 유로파의 적도 지역은 페니텐테(Penitente)라고 불리는 최대 15m 높이의 얼음 첨탑 모양의 지형으로 덮여 있다고 합니다. 이는 직각으로 내리쬐는 햇빛에 의해 얼음이 승화되어 수직으로 갈라지면서 형성된 것으로 추정됩니다. 갈릴레오에서 얻은 이미지는 이러한 특징을 식별할 수 있을 정도의 해상도는 아니었지만, 레이더 관측과 열 관측 데이터는 이러한 지형이 존재한다는 해석을 뒷받침하는 결과를 얻었습니다. 

생명체 존재 탐사

현재까지 유로파에 생명체가 존재한다는 증거는 발견되지 않았지만, 유로파는 태양계에서 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 곳 중 하나로 주목받고 있습니다. 유로파 내부의 얼음으로 뒤덮인 바다는 지구의 남극 대륙의 빙하 호수인 보스토크 호수와 유사한 환경으로 추정되고 있습니다. 

외계 생명체가 존재할 수 있다는 관점에서 유로파는 주목받고 있으며, 향후 탐사 임무를 위한 꾸준한 로비 활동이 계속되고 있습니다. 이러한 탐사 임무의 목적은 유로파의 화학적 조성을 탐구하는 것부터 내해에 존재한다고 가정되는 외계 생명체를 탐사하는 것까지 매우 광범위합니다. 로봇을 이용한 탐사 계획도 수립되고 있지만, 유로파에서 로봇 탐사를 수행하기 위해서는 목성이나 유로파 주변의 높은 방사선 환경을 견딜 수 있는 장비가 필요합니다. 유로파의 방사선 환경은 하루 5.40Sv 정도로 매운 높은 수준이라고 합니다.

 

유로파 탐사와 미래의 가능성

현재까지 유로파의 탐사는 여러 국가와 국제 기관들의 합작으로 진행되고 있습니다. NASA와 ESA 등 다양한 우주 기관들은 유로파 탐사를 위한 계획과 준비를 진행 중이며, 이미 몇 차례에 걸쳐 탐사를 시도하고 있습니다. 또한 앞으로 더 많은 탐사 기기를 발사하여 유로파의 지질학적 특징과 해저 바다를 탐구할 예정이라고 합니다. 이러한 노력들은 유로파와 우주에 대한 더 깊은 이해와 생명체 발견의 가능성을 높여줄 것으로 기대됩니다.