크뤼트네 : 달이 유일한 지구의 위성이 아닐수도

밤하늘에 보이는 달이 지구의 유일한 위성이 아니라면의 가설은 1997년 10월 10일 영국의 아마추어 천문가 던컨 월드런이 발견한 소행성 '크뤼트네(3753 Cruithne)'가 있습니다.

크뤼트네는 행성 주위를 공전하는 위성, 즉 지구 주위를 도는 달 외에 타원형이 아닌 나선형으로 이뤄진 복잡한 궤도를 돌고 있습니다.  

 

지름 5㎞의 소행성 크뤼트네의 궤도는 달과는 달리 지구를 중심으로 말굽 모양처럼 구부러져 있습니다. 이러 이유로 지구와 크뤼트네는 서로 공전하는 위치를 안팎으로 바꿔가면서 움직입니다. 지구와 태양을 중심으로 크뤼트네의 움직임을 본다면 기구 공전 면을 기준으로 크뤼트네는 상하로 흔들리면서 나선형으로 회전합니다. 이런 복잡한 형태로 공전을 한 바퀴 하는 데 걸리는 시간은 무려 800년입니다. 

 

크뤼트네의 궤도

지구에서 바라 본 크뤼트네는 콩 모양의 궤도를 그립니다. 더 장기적으로 이 콩 자체가 지구의 궤도를 따라 왕복운동을 합니다. 

1997년까지 폴 위가트와 킨모 이넨, 세포 미콜라에 의해 이 소행성이 비정상적인 궤도를 가진다는 사실이 밝혀졌습니다. 

크뤼트네는 실제로 지구 주위를 돌고 있는 것이 아닙니다. 대신 지구 궤도 주위를 나선형으로 돌고 있습니다. 크뤼트네의 말굽형 궤도는 마치 준위성과 같은 궤도가 되지만, 그 양쪽 끝에서 각각 지구의 반대편에 접근은 하지만 접촉은 하지 않습니다. 근일점은 금성보다 태양에 가깝고, 원일점은 화성 궤도의 장반경과 거의 같습니다. 크뤼트네는 지구를 공전하지 않고 때로는 태양을 사이에 두고 반대편, 즉 지구의 힐스구 바깥쪽에 있습니다. 수성의 궤도안과 화성의 궤도 밖을 통과합니다. 

말굽형 궤도 자체가 회전하기 때문에 크뤼트네가 원래의 말굽형 궤도로 돌아가는 데는 지구년으로 385년이 걸립니다. 이처럼 크뤼트네의 궤도는 지구에서 관측하는 한 매우 복잡해 보이고, 직관적으로도 반감이 듭니다. 하지만 태양을 기준으로 삼으면 이해하기 쉽습니다. 다소 타원형이지만 비교적 평범한 궤도를 거의 지구 1년을 공전합니다. 지구의 중력이 타원형 궤도에 약간의 영향을 미치기 때문에 크뤼트네의 세차운동이 변해 극단적으로 궤도가 지구에 가까워지는 일은 없습니다. 

 

크뤼트네은 지름이 약 5㎞로 지구에 1500만㎞까지 접근합니다. 이는 지구-달 거리의 약 40배에 달합니다. 크뤼트네의 궤도는 장기적으로 안정적이지 않은 것으로 여겨지지만, 위가르트와 이나넨의 계산에 따르면 오랜 세월 동안 지구의 궤도와 동기화된 것으로 밝혀졌습니다. 앞으로 수백만 년 동안 충돌 위험이 없는 것은 확실합니다. 

 

유사한 소행성

크뤼트네와 마찬가지로 지구와 공명 궤도에 있는 또 다른 지구근접소행성은 2004년 현재 3개가 발견되었습니다. 그 외 크뤼트네와 같은 말굽형 궤도를 가진 자연 천체로는 토성의 위성인 야누스와 에피메테우스가 알려져 있습니다. 지구와 크뤼트네의 경우와 비교하면 두 위성의 질량 차이가 훨씬 작기 때문에 두 위성은 서로 궤도를 완전히 맞바꿀 수 있습니다. 

화성에도 이런 공명궤도에 있는 소행성(5261) 유레카가 있고, 목성에는 트로이군이라 불리는 약 400여 개의 동종 천체들이 따르고 있습니다. 토성에도 테티스를 따르는 테레스와 칼립소나 디오네를 따르는 헬레네와 같은 트로이 위성이 있습니다. 

 

결론

과학자들은 이러한 크뤼트네의 움직임에서 초기 태양계가 만들어질 때 지구 같은 행성들이 중력의 영향으로 궤도가 변경되었을 가능성이 있고,  그 중 20세기 말에 와서야 크뤼트네의 발견으로 중력의 영향이 어떻게 뭉쳐지게 되었는가의 단서를 얻을 수 있게 되었습니다.  이러한 태양계의 천체들이 같은 궤도를 돌다 충돌하여 행성 또는 소행성이 만들었을 것임을 시사해주고 있습니다. 

 

언젠가 인류가 이런 소행성에 착륙해서, 지구에서 희귀한 광물들을 채취할 수 있을지도 모릅니다. 만약 크뤼트네가 지구와 충돌한다면 백악기 말에 일어났던 소행성 대충돌에 버금가는 대멸종의 대재앙을 가져올 수 있습니다. 

 

하지만 과학자들이 시뮬레이터를 이용해 검토해본 결과, 다행히도 크뤼트네의 궤도면이 행성의 공전궤도면과 많이 어긋나 있어 충돌 가능성이 극히 낮은 것으로 나왔습니다. 물론 직경은 5㎞에 불과한 작은 천체지만 질량은 1,300억 톤에 달할 것으로 추정됩니다. 만일 크뤼트네가 지구와 충돌한다면 공룡 멸종을 일으킨 것 같은 사태가 벌어질 것으로 보입니다. 백악기 말기 규모의 영향을 지구에 끼친다는 것이지만 충돌 가능성은 거의 제로에 가까운 수준이라고 합니다. 다음번에 지구에 접근하는 시기는 2,715년 이후에나 가능합니다.