"우주먼지로 파악한 토성 고리의 나이…4억년 이내 형성"

美 콜로라도대 연구팀 "45억살 된 토성 보다 훨씬 적어…생성 과정 여전히 수수께끼"

토성 탐사선 카시니호가 촬영한 A·B·C 고리 분석 사진컬러 부분은 카시니호의 가시광선·적외선 매핑 분광기(VIMS)로 캡처한 토성의 A, B, C 고리. 청록색 영역은 순수한 물얼음 또는 입자 크기가 가장 큰 영역(A·B 고리)이며, 붉은 색은 얼음이 아닌 물질의 양이 증가하거나 입자 크기가 더 작은 영역(C 고리 및 카시니 부문)을 나타낸다. NASA 제공

1610년 갈릴레오 갈릴레이가 망원경으로 처음 발견한 토성 고리들의 나이가 토성 자체 나이보다 훨씬 적은 것으로 파악됐다.

13일 연합뉴스에 따르면 미국 볼더 콜로라도대(CU 볼더) 대기·우주물리학 연구소(LASP) 사샤 켐프 교수팀은 과학저널 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에서 토성 주변의 먼지들을 분석해 고리들이 4억년 이내에 형성됐다는 강력한 증거를 확인했다고 밝혔다. 토성의 나이는 약 45억년으로 알려져있다.

토성의 고리가 언제 어떻게 만들어졌는지는 명확히 밝혀지지 않은 가운데, 고리가 수많은 작은 조각들로 이루어져 있다는 것이 밝혀진 것도 1800년대 스코틀랜드 과학자 제임스 맥스웰에 의해서였다.

연구진은 토성 고리의 나이를 밝혀내는 것과 관련이 없을 것처럼 보이는 '우주 먼지'를 2004년부터 2017년까지 분석해 100년 이상 과학자들을 괴롭혀온 의문에 대한 답을 얻었다고 밝혔다.

연구팀이 13년간 채집한 토성 밖에서 온 우주먼지 알갱이는 163개에 불과했지만, 이것만으로도 토성 고리의 나이를 밝히는 데는 충분했다고 설명했다.

이들은 얼음 알갱이에 먼지층이 얼마나 빨리 쌓이는지 분석하는 방법으로 토성 고리의 나이를 역 추정했다. 집에 들어가 탁자에 쌓인 먼지를 손가락으로 만져보고 얼마나 오래됐는지 가늠해보는 것과 마찬가지라고 연구팀은 설명했다.

켐프 교수는 "고리를 집의 카펫이라고 생각하면 된다"며 "깨끗한 카펫이 깔려 있다면 카펫에 먼지가 쌓이는 것을 기다리기만 하면 된다. 토성 고리도 역시 마찬가지"라고 부연했다.

고리들의 나이는 대략 파악됐지만 어떻게 형성됐는지는 여전히 수수께끼다.

자갈보다 크지 않은 수많은 얼음덩어리로 이루어진 7개의 토성 고리는 토성 표면에서 27만2천㎞ 떨어진 곳까지 펼쳐져 있고, 무게를 모두 합치면 토성의 위성 미마스(지름 390㎞)의 절반 정도와 맞먹을 것으로 추정된다.

연구팀은 후속 연구를 위해 더 정교하게 설계 제작한 먼지 분석기를 2024년 발사될 NASA '유로파 클리퍼'(Europa Clipper) 탐사선에 탑재할 예정이라고 밝혔다.