행성 과학자들이 가장 기다려온 반가운 소식이 전해졌다.

태양계에서 가장 큰 가스형 행성인 목성을 돌며 탐사 중인 '주노'(Juno)가 목성 대기의 수분 함량에 대한 첫 답을 내놓은 것.

미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)에 따르면 버클리 캘리포니아대학 천문학과의 리청 박사가 이끄는 연구팀은 주노 탐사선이 8차례에 걸친 근접 관측비행(science flyby)을 통해 수집한 자료를 토대로 목성 적도 부근 대기의 수분 함량을 계산해 과학저널 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)에 발표했다.

연구팀은 수분이 목성 대기 분자의 0.25%를 차지하고 있다고 했다. 이는 태양의 거의 세 배에 달하는 것이다.

연구팀이 지칭하는 수분은 액체로 된 물 뿐만 아니라 물 분자를 구성하는 수소와 산소까지 포함한 개념이다.

태양계에서 가장 먼저 형성된 것으로 추정되는 목성의 수분 함량은 태양계 형성을 이해하는 열쇠이자 목성의 기상과 내부 구조를 밝히는 데 없어서는 안 되는 중요한 단서로 여겨져 왔다. 보이저호 등이 포착한 목성의 번개는 습기에 의해 촉발되는 전형적인 현상이지만 목성 대기의 수분함량은 정확한 측정이 이뤄지지 않았다.

초기 태양계의 비밀 풀어줄 단서 찾는 노력

주노는 인류가 보낸 태양 에너지 탐사선 중 가장 멀리까지 나간 우주선이다. 주노는 일반 우주선들과 달리 태양 에너지를 얻기 위해 세 개의 거대한 태양 패널에 의존하여 목성에서의 물을 조사하고 있다. 이것은 목성이 언제 어디서 어떻게 형성되었는지를 알려줄 수 있기 때문이다.

갈릴레오 탐사선이 지난 1995년 12월 목성 대기로 뛰어들면서 측정했을 때는 예상치의 10분의 1이 안 됐으며, 태양과 비교해서도 극도로 건조할 수 있다는 결과가 나왔다.

당시 갈릴레오 탐사선은 대기권 안으로 뛰어든 뒤 57분만에 자료 전송을 중단했으며, 마지막 자료는 약 120㎞ 지점에서 대기 압력이 22 바(bar)로 나타났다.'

주노 탐사선은 6개의 안테나를 가진 '마이크로파 복사계'(MWR)를 이용해 궤도를 돌며 두꺼운 구름을 뚫고 150㎞ 깊이까지 자료를 모을 수 있는데, 이 지점에서 대기압력은 33 바로 측정됐다.

연구팀은 지상 망원경으로 관측한 적외선 자료와 종합해 볼 때 당시 갈릴레오 탐사선이 돌입한 대기권이 목성의 전반적인 대기 수분함량을 나타내는 곳이 아니라 이례적으로 건조했던 곳일 수 있다고 했다.

논문 제1저자인 리 박사는 "적도 부근에서 수분 함량이 갈릴레오 때보다 더 높게 측정됐다"면서 "목성에서 적도 지역은 매우 독특한 곳이어서 이번 결과를 다른 지역의 측정치와 비교할 필요가 있다"고 했다.

지난 2011년 발사된 뒤 5년여의 비행 끝에 2016년 7월 목성 궤도에 도착한 주노 탐사선은 53일 주기로 목성 궤도를 돌며 조금씩 북쪽으로 올라가고 있다.

연구팀은 이를 통해 목성 대기의 수분 함량이 지역과 위도별로 어떤 차이가 있고, 태풍이 잦은 극지는 어떤 환경에 있는지 등을 들여다볼 계획이다.

주노는 지난 17일 24번째 근접 관측비행을 마쳤으며, 다음 근접 비행은 4월 10일 이뤄질 예정이다.'

주노 프로젝트 책임연구원인 사우스웨스트연구소(SwRI)의 스콧 볼턴 박사는 "플라이바이를 할 때마다 발견이 이어진다"면서 "목성에는 늘 무언가 새로운 것이 있고, 우리의 이론을 시험하려면 행성과 가까워져야 한다는 중요한 교훈을 가르쳐 줬다"고 했다.