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1986년 1월. 천왕성 근접비행을 성공적으로 수행했던 보이저 2호는 거대한 행성들 가운데 네번째이고 가장 멀리 떨어진 해왕성을 향해 항진하고 있다. 이것은 1989년 8월에 해왕성에 도착할 것이고 만약 그렇다면, 이것은 그 행성뿐만 아니라 그 행성의 두 개의 위성들까지도 탐사할 것이다.

태양으로부터 더 멀리 떨어져 있어 당연히 좀더 춥다는 것을 제외하고서는, 해왕성 그 자체는 아마 천왕성과 아주 비슷한 것으로 밝혀질 것이다.

해왕성의 두 개의 위성중의 하나인 트리톤은 그지름이 우리의 달보다 조금 더 큰 정도인 약 2천4백마일이다. 이것은 우리의 달이 지구로부터 떨어져 있는만큼 해왕성으로부터 떨어져 있다.

트리톤은 토성의 가장 큰 위성인 타이탄과 굉장히 비슷할 것 같다. 다만 트리톤이 더 추울 것이라는 것을 제외하고. 타이탄처럼 트리톤이 질소와 메탄의 두터운 대기를 가진 것으로 판명될 것은 당연하고, 트리톤의 표면에는 액체질소로 된 호수들과 바다가 있을지도 모른다.

그러나 해왕성은 보다 더 작은 위성인 네레이드를 가지고 있는데, 이 위성은 정말로 이상한 세계이기 때문에, 그 근접비행은 흥분스로운 소식이 될 것같다.

네레이드는 우리들로부터 너무 멀리 떨어져 있고 너무 작아서 해왕성과 트리톤이 발견되고 나서 근 1세기가 지난 1949년에야 발견되었다. 이것의 크기가 얼마나 되는지 정확히 말하기는 어렵지만, 고다드 우주센터의 두 천문학자, 마다 W. 셰이펴와 그의 남편 브래들리 E. 셰이퍼는 최근에 이것의 지름이 거의 4백마일 정도라고 추정했다. 이것은 작은 위성이지만 그렇게 작은 것은 아니다.

그러나 이것의 궤도는 한쪽 면이 엄청나게 늘어져 있다. 그 궤도의 한 끝은 해왕성으로부터 단지 86만4천마일 정도 떨어져 있다. 그리고는 바깥 쪽으로 줄곳 뻗어나가 궤도의 반대편은 그행성(해왕성)으로부터 6백만 마일이나 떨어져 있다.

모든 위성들 중에서 네레이드는 가장 길게 늘어진 궤도를 가지고 있다. 이것은 과거 어떤 시기에 해왕성 쪽으로 너무 가까이 접근하는 바람에 붙잡힌 소행성일지도 모른다. 혹은 아마 이것은 45억년 전에 해왕성을 만들었던 작은 덩어리들 중의 하나이었지만, 다른 나머지들로부터 너무 멀리 있는 바람에 독립을 획득하는데 성공한 것이었는지도 모른다. 만약 그렇다면, 네레이드는 우리에게 외계의 행성들이 최초에 어떠한 '미(微)소행성체'로 만들어졌는가에 관해 말해줄지도 모른다.

셰이퍼부부는 지구로부터 네레이드를 연구해 왔고 그들은 이것이 반사하는 빛이 여타의 다른 소행성이나 위성에서 관찰된 것과 꽤 다르다는 것을 발견했다. 그 사실 자체는 이에 관하여 이상한 무엇이 있다라고 지시하는 것처럼 보인다.

더욱 더 이상한 것은 이것의 빛이 궤도만큼이나 한 쪽이 늘어져 있다는 사실이다. 네레이드로부터 반사된 빛이 주기적으로 밝아졌다 어두워졌다하므로, 빛의 강도는 변화한다. 여타의 다른 위성들과 행성들도 역시 밝기가 변하기 때문에 이 사실 자체가 이상한 것은 아니다. 그러나 네레이드의 경우에 있어서는 그 변화의 정도가 심하다. 셰이퍼부부는 이것이 어떤 때에는 다른 것들 보다 약 4배 정도 밝다고 보고 하고 있다.

보통, 밝기의 주기적인 변화는 어떤 천문학적 물체가 회전하고 있기 때문에 특정 각도에서 본다면, 다른 각도에서 볼 때보다 더 밝게 보인다는 것을 의미한다.

여기에 대한 한가지 이유는 물체의 모양이 불규칙하다는 것이다. 예를 들어, 벽돌 모양의 소행성 에로스는 지구에 1천4백만마일 정도로 가까이 접근할 수 있다. 이것이 회전함으로 인해서 벽돌의 좁은 면이 우리에게 향하고 있다면, 우리에게 빛을 더 적게 반사시키기 때문에, 이것의 넓은 면이 우리에게 향할 때보다 더 어둡게 보인다.

그러나 네레이드의 경우에도 그렇다고 할 수 있는가? 불규칙한 물체는 작아야 한다. 에로스는 직경이 겨우 15마일이다. 큰 물체는 더 강한 인력이 당기고 있고 이 힘은 그 물체의 모양을 빽빽하게 찬 구형으로 만든다. 지금이 2백50마일이상 더 큰 물체는 모양이 구형이어야 한다고 추정되고 있는데, 네레이드의 지름은 4백마일이다. 그렇다면, 네레이드는 구형이어야 하고, 회전할지라도 우리에게 같은 크기로 보일 것이다.

그러면 그 표면이 균일하지 않을지도 모른다. 이것의 어떤 부분은 밝고(아마 얼음으로 된) 상당한 양의 빛을 반사한다. 이것의 어떤 부분은 어둡고(아마 암석으로 된) 적은 양의 빛을 반사한다. 예를 들어, 명왕성은 매 6.4일마다 어두워지고 밝아진다. 이것은 우리를 향해 밝고 어두운 지역이 회전하고 있기 때문에, 이러한 사실은 이것의 회전시간을 나타내준다.

그렇다면, 토성도 네레이드보다 훨씬 큰 빛의 걍도변화를 보여 주는 이아페투스라는 위성을 가지고 있다. 이아페투스는 현(弦, 달의 공전주기의 4분의 1)때마다 아주 가깝게 보여져 왔고 이것의 표면의 반은 얼음으로 덮여 있고 또 다른 반면은 어떤 어두운 물질로 덮여있다.

그러나 천문학자들은 아직도 이아페투스가 어떻게 두 가지 색조를 띤 위성으로 되었는지 밝혀내지 못했다. 그 표면의 단지 반만이 얼음으로 형성되었는가? 아니면 얼음이 전체표면을 다 덮고나서, 그것의 절반이 좀 더 어두운 다른 물질로 덮여졌는가? 만약 후자라면, 그 어두운 물질은 무엇인가? 그것은 어디에서 왔는가? 또 그것은 왜 단지 그 표면의 절반에 집중되었는가?

지금으로부터 일년 뒤, 보이저 2호는 네레이드의 3백만마일 이내를 통과할 것이다. 이 세계는 또 다른 두 가지 색조를 띤 위성으로 판명될지도 모르고 아마 그것은 우리에게 이것이 어떻게 그런 식으로 되었는지에 관해, 이아페투스가 주지 못했던 힌트들을 줄 것이다.

Voyager 2, which made a successful fly-by at Uranus in January, 1986, is racing toward Neptune, the fourth and farthest of the giant planets. It will reach Neptune in August, 1989, and, in doing so, it will study not only that planet, but its two satellites.

Neptune itself will probably turn out to be very much like Uranus except, of course, that, being farther from the sun, it is colder.

Of Neptune's two satellites, one, named Triton, is about 2,400 miles across, which makes it a little larger than our moon. It is about as far from Neptune as our moon is from the Earth.

It is very likely that Triton will closely resemble Titan, the largest satellite of Saturn, except that Triton will also be colder. Triton, like Titan, may well turn out to have a thick atmosphere of nitrogen and methane, and there may be lakes and seas of liquid nitrogen on Triton's surface.

Neptune, however, has a smaller satellite, Nereid, which may turn out to be the exciting news of the fly-by, for it is a strange world indeed.

Nereid is so far from us and so small that it wasn't discovered until 1949, a full century after Neptune and Triton were discovered. It is hard to tell just how large it is, but two astronomers at the Goddard Space Center, Martha W. Schaefer and her husband, Bradley E. Schaefer, have recently estimated that it is just a little more than 400 miles across. That makes it a small satellite, but not a tiny one.

Its orbit, however, is extraordinarily lopsided. At one end of that orbit it moves in to a distance of only 864,000 miles from Neptune. Then it moves steadily outward and, at the opposite end of its orbit, it is 6,000,000 miles from the planet.

Of all the satellites, it has the most elongated orbit. It may be that it was an asteroid that ventured too close to Neptune in ages past and was captured. Or perhaps, it was one of the small bodies that clumped together 4 billiom years ago to form Neptune, but was so far from the rest that it managed to retain its independence If so, Nereid might tell us something about the original "planetesimals" out of which the outer planets were formed.

The Schaefers have been studying Nereid from Earth and they find that the light that it reflects is not quite like that observed in any other asteroid or satellite. That, in itself, would seem to indicate that there is something odd about it.

Even more surprising is the fact that its light is as lopsided as its orbit. The light reflected from Nereid varies in intensity, so that it gets brighter and dimmer in a periodic way. This is no in itself unusual since some other satellites and asteroids also vary in brightness. The amount of variation in the case of Nereid, however, is quite large. The Schaefers report that it is four times as bright at some times than at others.

Usually, a periodic change in brightness means that an astronomical object is turning and, as seen from a certain angle, is brighter than when seen from other angles.

One reason for this is that the object may be irregular in shape. The asteroid Eros, for instance, which can come as close as 14 million miles to Earth, is brick-shaped. When it turns so that the narrow end of the brick is toward us, there is less of it reflecting light to us and it seems dimmer than when its broad side is facing us.

But can this be so in the case of Nereid? An irregular object has to be small. Eros is only 15 miles across. A large object has a stronger gravitational pull and these pull forces its material to compact itself into a sphere. It is estimated that any object more than 250 miles across has to be spherical in shape, and Nereid is 400 miles across. Nereid, therefore, has to be a sphere and would seem the same size to us no matter how it turns.

It may be, then, that the surface isn't uniform. Some of it is light (icy, perhaps) and reflects considerable light. Some of it is dark (rocky, perhaps) and reflects little light. The planet Pluto, for instance, dims and brightens every 6.4 days. This represents its time of rotation, as it turns brighter and darker areas toward us.

Then, too, the planet Saturn has a satellite named Iapetus that shows an even greater variation in light intensity than Nereid does. Iapetus has been seen at reasonably close quarters and it turns out that half of its surface is coated with ice and the other half with some dark substance.

However, astronomers have not yet worked out haw Iapetus became a two-tonde satellite. Is it that ice formed on only half the surface? Or is it that ice covered the whole surface, half of which then was covered by another, darker subsance? If the latter, what is the dark substance, where did it come from, and why is it concentrated on only half the surface?

A year from now, Voyager 2 will pass within 3 million miles of Nereid. This world may turn out to be another two-toned satellite and perhaps it will give us hints as to how it got that way, hints that Iapetus did not.
(c) 1988, Los Angeles Times Syndicate