[박종진의 과학 이야기] 토성

박종진

토성(Saturn)은 태양계를 이루는 8개의 행성 중 목성 다음으로 큰데 지름이 지구의 약 9배 정도 된다. 태양계에는 총 8개의 행성이 있으며 수성, 금성, 지구, 화성 등 안쪽에 자리한 4개의 행성을 내행성이라고 하는데 모두 암석행성이다.  
 
이에 반해 그 바깥을 공전하는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 4개의 행성을 외행성이라고 구분하며 모두 가스행성이다. 토성의 대기는 목성처럼 거의 수소로 이루어져 있다.  
 
태양계 행성 중 맨눈으로 볼 수 있는 것은 수성, 금성, 화성, 목성, 그리고 토성이다. 옛날에는 해와 달도 지구 주위를 공전하는 행성이라고 여겨서 해(일요일), 달(월요일), 화성(화요일), 수성(수요일), 목성(목요일), 금성(금요일), 토성(토요일) 등 7요일 체계가 만들어졌다.  
 
토성은 한 번 자전하는데 지구 시간으로 약 10시간 30분 걸리고 태양 주위를 한 번 공전하는 데는 약 30년 정도 걸린다. 중력은 지구와 거의 같고 지구처럼 계절의 변화도 있다.  
 

아름다운 고리를 가진 행성으로 유명한 토성은 그 별명이 '태양계의 보석'이다. 토성의 고리를 제일 먼저 발견한 사람은 갈릴레이였지만, 그가 사용했던 구식 망원경으로는 고리 전체가 다 보이지 않고 마치 동물의 귀처럼 쫑긋한 모습만 볼 수 있었다. 반세기 후에야 네덜란드의 천문학자였던 하위헌스 형제에 의해서 제대로 된 고리를 관측할 수 있었다.  
 
사실 태양계의 외행성은 모두 고리를 가지고 있지만, 토성의 고리는 훨씬 크고 분명하다. 나중에 이탈리아의 천문학자였던 카시니는 토성의 고리가 총 8개라는 사실을 알아냈다. 대략 15년에 한 번씩 토성 고리의 기울기가 지구 면과 일치하게 되어 우리 눈에 고리가 보이지 않게 되는데 내년 봄에 또 토성의 고리가 관측되지 않을 것이라고 한다.
 
토성은 태양계 행성 중 가장 많은 위성을 가졌다. 하위헌스 형제가 최초의 위성 타이탄을 발견한 후 카시니, 허셜 등에 의해 계속 발견되어 지금까지 궤도가 확인된 총 145개나 되는 위성 중 타이탄이 가장 큰데 심지어는 토성의 형제 행성인 수성보다 더 크다. 사람으로 따지면 조카가 삼촌보다 덩치가 더 큰 경우다.  
 
위성은 행성 주위를 공전하는 천체를 가리키는데 지구의 위성은 달 하나뿐이고 수성과 금성에는 위성이 없다.
 
1973년 4월에 발사된 파이오니어 11호는 목성의 중력을 이용해서 1979년 11월에 토성에 접근하여 사진을 찍어서 지구로 보냈는데 해상도가 좋지 않았다. 본격적인 토성 탐사는 그 후에 발사된 보이저호였는데 1980년 11월에 토성에 도달한 보이저 1호는 고해상도 사진을 보내기 시작했다. 1981년 8월 토성에 도달한 보이저 2호는 토성과 그 위성에 근접하여 비로소 관측한 정보를 제대로 분석할 수 있었다.  
 
보이저 2호가 천왕성을 향해 날아간 후 2004년 7월 카시니-하위헌스 궤도선이 토성 궤도를 돌며 본격적인 토성 탐사를 시작했다. 2005년 1월 카시니-하위헌스 궤도선에서 분리된 하위헌스 탐사선은 토성의 가장 큰 위성이 타이탄에 착륙하여 수집된 정보를 보내기 시작했지만, 타이탄 표면이 너무 추워서 탐사 장비가 얼어버리는 바람에 작동 불능 상태가 되었다. 파이오니어 10호, 11호와 보이저 1호, 2호에는 지구와 인간을 소개하는 금속판이 실려있었다. (작가)  
 

박종진