목성의 위성 칼리스토 - 전혀 다른 생명체가 존재할 수 있다?

목성은 태양계에서 가장 큰 행성 중 하나로 잘 알려져 있습니다. 하지만 목성의 놀라운 아름다움과 거대함 그 내부의 폭풍이 불고 있는 특이점이 있습니다. 또 다른 특징 중의 하나는 목성 주위를 돌고 있는 많은 위성들입니다. 그중에서도 칼리스토 위성은 가장 특이하면서도 매력적인 위성 중 하나입니다. 이 글에서는 목성의 위성 칼리스토에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

칼리스토(Callisto)는 목성의 네 번째 위성입니다. 가니메데에 이어 두 번째로 큰 목성의 위성이며, 태양계 위성 중에서는 가니메데와 토성의 가장 큰 위성인 타이탄에 이어 세 번째로 큰 위성입니다. 태양계 전체 천체 중 수성 다음으로 12번째로 큽니다. 비교적 밝은 별이며 망원경으로도 관측할 수 있습니다.

 

칼리스토의 핵심 요약

칼리스토는 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 발견했습니다. 지름은 4,821㎞로 수성과 거의 같은 크기이지만 질량은 수성의 3분의 1에 불과합니다. 갈릴레오 위성으로 불리는 목성의 4대 위성 중 가장 바깥쪽을 공전하고 있으며, 궤도 반경은 1,883,000㎞입니다. 다른 세 개의 갈릴레오 위성인 이오, 유로파, 가니메데와 달리 궤도 공명을 일으키지 않아 눈에 띄는 조석 가열이 일어나지 않습니다. 칼리스토의 자전은 칼리스토의 공전 주기와 동기화되어 항상 같은 반구를 목성을 향하고 있습니다. 따라서 칼리스토의 표면에서 본 목성은 일정한 위치에 머물러 있는 것처럼 보입니다. 칼리스토의 궤도는 다른 세 개의 갈릴레오 위성보다 멀리 떨어져 있어 목성의 주요 복사대 밖에 있으며, 목성의 자기권에 큰 영향을 받지 않습니다.

칼리스토는 암석과 얼음이 거의 같은 비율로 구성되어 있으며, 밀도는 약 1.83g/cm3입니다. 목성의 주요 위성 중 밀도가 가장 낮고 표면 중력도 작습니다. 표면에서 분광학적으로 검출되는 화합물은 수빙, 이산화탄소, 규산염, 유기화합물입니다. 갈릴레오 탐사선 탐사에서는 칼리스토가 작은 암석 핵을 가지고 있을 가능성이 있으며, 100㎞ 이상 깊이의 액체 물의 내해가 있을 가능성이 있다고 하였습니다. 칼리스토 내부에 바다가 존재할 가능성이 있다는 것은 그 내부에 생명체가 존재할 가능성도 있다는 것을 의미하지만 그 가능성은 인근의 유로파에 비해 낮을 것으로 예상됩니다.

칼리스토 표면은 태양예 천체 중 가장 오래된 것으로, 표면은 수많은 충돌 분화구로 덮여 있습니다. 판구조론, 환산활동 등의 활동은 보이지 않으며, 지질 활동이 발생한 흔적도 보이지 않습니다. 표면의 진화는 대부분 천체 충돌에 의한 분화구 형성에 의해 이루어졌다고 여겨집니다.

 

칼리스토의 발견

칼리스토는 1610년 1월 7일 갈릴레오 갈릴레이가 파도바 대학에서 갈릴레오식 망원경으로 발견했습니다. 칼리스토와 다른 갈릴레오 위성인 가니메데, 이오와 위성의 발견은 1610년 3월 '성계의 보고'에서 발표되었습니다. 

1614년 시문 마리우스가 출판한 'mundus Jovialis'에서 마리우스는 갈릴레오가 발견하기 1주일 전인 1609년에 이오와 다른 갈릴레오 위성을 발견했다고 주장했습니다. 갈릴레오는 이 주장을 의심했고, 마리우스의 이 저작은 표절이라고 일축했습니다. 마리우스의 관측 기록은 율리우스력의 1609년 12월 29일부터 시작되는데, 이는 갈릴레오가 사용하던 그레고리력으로는 1610년 1월 8일에 해당합니다. 갈릴레오가 마리우스보다 먼저 발견을 했다고 발표했기 때문에 갈릴레오가 발견자로 기록되어 있습니다. 

 

명칭의 유래

이름은 그리스 신화에 등장하는 제우스의 수많은 애인 중 한 명인 칼리스토에서 따왔습니다. 칼리스토는 눔페 중 한 명으로 사냥의 여신 아르테미스의 시녀였습니다. 이 명칭은 칼리스토가 발견된 직후, 갈릴레오와 같은 시기에 위성을 발견했다고 주장한 시몬 마리우스가 제안한 것입니다. 

칼리스토 표면의 주요 지형들은 그리스 신화와 북유럽 신화, 그리고 북극에 사는 여러 민족의 신화에서 이름을 따왔습니다. 현재는 발할라 분지와 같은 다중 고리 구조를 가진 대형 분화구와 '카테나'라고 불리는 분화구 체인 등도 일부 발견되고 있습니다.

 

궤도와 자전

칼리스토는 목성의 4개의 갈릴레오 위성 중 가장 바깥쪽을 공전하고 있습니다. 궤도 거리는 약 1,880,000㎞로 목성 자체 반경의 26.3배에 해당하는 거리입니다. 이는 한 개 안쪽을 공전하는 갈릴레오 위성인 가니메데의 1,070,000㎞와 비교하면 훨씬 먼 거리입니다. 다른 세 개의 갈릴레오 위성은 평균 운동 공명을 일으키고 있지만, 칼리스토는 현재 궤도 공명을 일으키지 않고 있으며, 과거에도 공명을 일으키지 않았던 것으로 추정됩니다.

다른 대부분의  규칙적인 위성들과 마찬가지로 칼리스토의 자전 역시 공전과 동기화되어 있습니다. 칼리스토의 하루 길이는 공전 주기와 같은 16.7일입니다. 궤도는 매우 작은 궤도 이심률을 가지고 있으며, 궤도면은 목성의 적도면으로부터 아주 약간 기울어져 있습니다. 이 궤도 이심률과 궤도 경사각은 태양과 행성의 중력적 섭동에 의해 수백 년 주기로 준주기적인 변동을 일으킵니다. 변화의 폭은 각각 0.0072~0.0076과 0.20~0.60º입니다. 이러한 궤도 변동으로 인해 적도 경사각은 0.4~1.6º사이로 변화합니다. 칼리스토가 다른 갈릴레오 위성들과 역학적으로 고립되어 있다는 것은 칼리스토가 큰 조석 가열을 받지 않는다는 것을 의미합니다. 

생명체 거주 가능성

칼리스토의 내해에 생명체가 존재할 수 있다는 추측이 있습니다. 유로파, 가니메데, 토성의 위성 엔켈라두스, 미마스, 디오네, 타이탄과 마찬가지로 존재가 추정되는 내해는 아마도 바닷물일 것으로 추정됩니다.

내해에서는 호염성 박테리아가 번식할 가능성이 있습니다. 유로파나 가니메데와 마찬가지로 칼리스토 지하 염분이 많은 바다에는 생명체가 존재할 수 있는 조건과 외계 미생물 생명체도 존재할 수 있다는 생각도 제기되고 있습니다. 그러나 생명체가 존재하기 위해 필요한 환경 조건은 유로파에 비해 칼리스토가 열악한 것으로 알려져 있습니다. 그 주된 원인은 암석 성분과의 접촉이 없다는 점과 칼리스토 내부로부터의 열유속이 낮다는 점입니다.

 

식민지의 가능성

2003년 NASA는 HOPE(Human Outer Planets Exploration)라는 개념적 연구를 시작했습니다. 이는 미래 인류의 외부 태양계 탐사를 염두에 둔 것입니다. 이 대상으로 고려된 것이 칼리스토였습니다. 

이 연구는 태양계의 추가 탐사를 위해 칼리스토 표면에 로켓 엔진 추진체를 생산할 수 있는 기지를 건설할 것을 제안하고 있습니다. 칼리스토 표면에 기지를 건설하는 장점은 목성에서 멀리 떨어져 있기 때문에 방사선이 약하고 지질하적을 안정적이라는 점을 들었습니다. 이러한 기지는 유로파의 원격 탐사를 용이하게 하거나 칼리스토를 출발할 후 목성과의 근접 조우를 통해 스윙바이를 하고 태양계 외부로 향하는 우주선의 중간 기착지 역할을 하기에 적합한 장소입니다.

2003년에 NASA는 칼리스토의 유인 비용이 2040년대에 가능할 것이라고 보고한 바 있습니다.

 

마치며

과거에는 목성과 그 위성들을 탐사하기 위해 여러 우주 탐사선들이 보내졌습니다. 이 중에서도 특히 갈릴레오 탐사선과 캐시니 탐사선은 칼리스토에 대한 많은 정보를 제공했고, 현재로는 칼리스토에 대한 탐사와 연구가 계속되고 있습니다. 미래에는 더 발전된 기술을 이용하여 칼리스토에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대됩니다. 

칼리스토는 목성의 매력적인 위성 중 하나로서 그 지질학적인 특징과 환경은 우주 탐사의 보고서로 남아있습니다. 하지만 생명체의 존재 가능성은 현재로서는 희박해 보입니다. 더 많은 연구와 탐사를 통해 우리는 칼리스토의 미지의 세계를 더욱 자세히 이해할 수 있을 것입니다.