자외선으로 본 금성의 핑크빛 대기
HST WFPC-2가 자외선으로 찍은 금성의 모습. 지난 1월24일에 촬영한 것으로 당시 지구-금성간 거리는 1억1천3백60만km. 사진에서 핑크빛으로 화려하게 '메이크 업'한 금성 대기는 황산 구름층이다. 이 구름층이 화산성 지형으로 이루어진 표면을 담요처럼 덮고 있다.
자외선은 금성의 상층 구름 패턴을 잘 표현하고 있으며, 특히 적도와 나란한 Y자 모양이 우리의 눈길을 끈다. 여기서 양극이 상대적으로 밝은 것은 미세한 방울들로 이루어진 안개 때문이라고 생각되는 한편, 어두운 부분은 고층 대기에 이산화황(${SO}_{2}$)이 특히 많은 곳이다. 천문학자들은 마리너10호, 파이어니어호 등의 관측을 통해 고층 구름이 4일만에 금성을 한번 일주한다는 사실을 알았다.
금성이 초승달처럼 보이는 것은, 잘 알려져 있듯 내행성인 금성이 지구 안쪽궤도를 공전하면서 일으키는 위상변화 때문. 사진에 나타난 분홍색은 구름의 색대비를 강조하기 위해서 화상처리한 결과이다.
화성의 봄
여태까지 화성 탐사선에서 촬영한 사진을 제외하고는 지구에서 찍은 것(허블망원경도 지구궤도위에 있음)으로 가장 선명하게 나온 화성 사진. 지난 2월25일의 모습이며 지구로부터의 거리는 1억3백만 km. 이때 화성의 북반구는 봄이기 때문에 극지를 덮고 있던 드라이아이스는 승화돼 북극관이 많이 위로 후퇴했고, 물이 언은 부분만 남았다.
<;왼쪽 사진>; 화성의 서쪽(왼쪽) 가장자리에는 뿌연 구름이 눈에 띄는데, 이것은 밤새 지온이 낮아지면서 새벽이 되자 대기 중의 물이 얼어 얼음결정으로 이루어진 구름이 생성된 것이다.
<;가운데 사진>; 화성 서쪽에 보이는 검은 점은 표고 25km인 아스크리우스 산이며 구름층을 뚫고 우뚝 솟아 있다. 이 화산은 약 4백2km에 걸쳐 있으며 1970년대 초 마리너 9호에 의해 처음 발견됐다. 아스크리스우스산 아래쪽에 있는 검은 줄무늬는 북미대륙 폭 만큼의 길이를 갖는 마리너 계곡이다.
<;오른쪽 사진>; '계절풍'에 실려 운반된 모래는 많은 이들이 운하라고 믿었던 지형을 만든다. 사진의 어두운 지역은 화성 관측에 열을 올렸던 사람들에 의해 농경지라고 생각되었지만, 사실은 오렌지색 먼지보다 굵고 반사율이 낮은 검은 모래 때문이다. 화성 표면이 계절에 따라 바뀌는 것은 오렌지색 먼지와 검은 모래가 바람에 날려 형성되는 지형의 분포가 시시각각으로 변하기 때문이다.
목성과 이오의 화산
목성의 근적외선 화상과 짧은 파장에서 촬영한 이오의 컬러화상. 지구에서 볼 때 이오의 시지름은 1초로 지상망원경의 한계분해능에 가깝지만, HST의 WFPC-2로는 위성의 표면 특성을 자세히 살펴볼 수 있다.
이 위성의 표면에서는 보이저에 의해 화산폭발이 처음 목격되었고, 그 이후에도 화산활동이 진행되는 것으로 알려져 있다. 컬러사진을 보자. 이오 아래 부분에 주변이 오렌지색으로 둘러싸인 검은 점이 있는데, 이것은 펠레 화산이다. 화산 주위의 오렌지빛 물질은 화산폭발과 함께 분출된 것이며, 넓은 지역에 걸쳐 퍼져 있음을 알 수 있다.
우리가 평소에 보던 사진과는 달리 근적외선 사진에는 목성의 대적점이 밝게 나타나 있다.
비가 내리고 바다가 있는 타이탄의 표면
천문학자들은 처음으로 타이탄의 짙은 대기를 뚫고 표면 촬영에 성공했다. 이들은 이 위성의 공전주기인 16일에 걸쳐 표면의 상세한 모습을 찍을 수 있었는데, 사진에 나타난 밝은 지역은 대략 호주 크기만한 면적을 갖는다.
타이탄은 수성보다 크고 화성보다는 조금 작으며, 태양계에서 지구를 제외하고는 유일하게 비가 내리고 바다도 있는 세계이다. 그럼 사람이 살 수 있을까? 그렇지 않다. 타이탄의 비와 바다는 물이 아닌 메탄으로 이루어졌고, 기온은 -2백89℉. 물이 있다면 화강암처럼 단단하게 얼어 붙은 동토의 땅이다. 타이탄의 현재 환경은 생명이 태동하기 이전인 수십억년 전 지구와 비슷하다고 생각된다.
위성의 대기는 밀도가 지구보다 4배정도 높은데 주로 질소로 구성되었고, 메탄이나 에탄과 같은 유독성 물질 형태로 남아있다. HST(허블망원경) WFPC-2를 이용해서 근적외선(0.85-1.05) 관측을 시도했다. 망원경의 방향과 극지방의 짙은 안개 때문에 양극지방은 제대로 촬영이 안됐지만 나머지 부분에 대해서는 표면 상태를 조사할 수 있었다. 이들은 HST가 얻은 사진들을 통해서 타이탄의 하층대기와 표면의 미세구조를 밝히고 있다.
천왕성과 그 위성들
이 사진에는 천왕성의 테와 더불어 5개 위성이 잘 나타나 있고, 행성 남반구의 밝은 구름들이 특징있게 보인다. 프로젝트에 참여한 사이언스팀은 HST를 이용해서 보이저2호 이후 10여년간 불가능했던 천왕성에 대한 연구를 재개했다. 천왕성 안쪽을 도는 위성들이 각기 세 쌍의 점들로 나와 있는데, 이것은 6분 간격으로 촬영한 석장의 사진을 합성했기 때문. 이로부터 천왕성 안쪽 위성들이 우리의 달보다 훨씬 빨리 공전한다는 사실을 알 수 있다. HST의 성능 덕분에 행성천문학자들은 천왕성 위성들의 궤도요소를 정밀하게 얻을 수 있으리라 기대한다.
해왕성의 푸른 대기
해왕성은 현재 태양에서 가장 멀리있는 행성이다(명왕성이 해왕성궤도 안쪽으로 들어와 있기 때문). 이 행성의 지름은 1만2천7백42km로 지구보다 4배가 크지만, 지상망원경으로는 아주 작고 푸른 원반으로 밖에 보이지 않는다. 보이저 2호가 해왕성 가까이 지나갔을 때 강한 바람과 함께 상층대기에 떠있는 밟은 구름, 두 개의 거대한 검은 점(dark spots)등 놀라운 기상현상들이 속속 확인되었다. 행성천문학자들은 이로부터 상층대기의 바람이 초속 3백25m의 속도로 분다는 사실을 알아냈다.
특히 해왕성에서 가장 큰 '대흑점'(the Great Dark Spot)은 많은 주목을 받았다. 그 이유는 이 점이 목성의 대적점과 비슷하고 적어도 3백년 이상 지속된 것으로 생각되기 때문. 대흑점은 보이저에 의해 발견된 이후 지상망원경으로는 모니터가 불가능했는데, HST의 출현으로 그 진화를 연구할 수 있게 되었다. HST WFPC-2는 대부분의 지상망원경으로 목성을 분해하는 해상도를 가지고 해왕성을 촬영한다.
이 사진은 4670Å 5880Å 6730Å 세가지 필터를 사용해서 찍은 화상들을 합성한 것이다. 왼쪽은 해왕성의 북반구이고, 그 다음 사진은 9시간이 지난 뒤 경선 방향으로 해왕성이 1백80도 자전한 이후의 남반구를 보여준다.
명왕성과 위성 샤론-2중 행성
현재까지 발표된 명왕성 사진 가운데 가장 선명한 것이다. 위성인 샤론도 함께 나와 있으며, 사진을 촬영할 당시 명왕성까지의 거리는 44억km. ESA(유럽우주기구)의 FOC(Faint Object Camera)를 이용해서 촬영했으며 이로부터 구한 명왕성 및 샤론의 지름은 각각 2천3백20km와 1천2백70km로 1% 이내의 오차를 갖는다.
사진에서 보는 것처럼 명왕성과 샤론은 각기 다른 색으로 나타나 있는데 이것은 두 천체가 서로 다른 화학적 조성을 갖는다는 증거이다. 명왕성은 1930년에 발견 되었지만, 샤론은 1978년에 이르러서야 최초로 검출되었다. 이것은 두 천체가 서로 너무 가깝기 때문이다. 참고로 HST가 44억km 떨어진 명왕성의 표면을 관측하는 분해능은 64km 떨어진 곳에서 야구공을 볼 수 있는 것과 같다. 샤론의 크기는 명왕성의 1/2인데, 명왕성이 2중 행성이라고 불리는 이유는 여기에 있다.
