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목성

목성은 태양계에서 태양 다음으로 큰 천체다. 반경이 지구의 약 11배에 이르며, 질량은 태양의 1000분의 1 수준이다. 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 이용해 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토 등 4개의 위성을 발견하면서 관심을 받기 시작했다. 가스형 행성인 목성 내부에는 태양처럼 수소와 헬륨이 많다. 목성의 핵은 철과 규산염 광물로 이뤄진 딱딱한 고체이며, 그 위는 약 5만 도에 이르는 고온 환경으로 인해 액체 수소 상태의 바다가 펼쳐져 있을 것으로 예상된다. 

목성의 구름층은 약 50km에 이른다. 최상단의 암모니아 얼음 구름층부터 중간에 위치한 암모니아와 황화수소 결정 구름층, 수증기와 얼음으로 된 구름층 등 세 층을 가진 것으로 알려졌다. 목성은 10시간마다 한 번 꼴로 태양계에서 가장 빠르게 자전한다. 이때 구름층이 빠르게 이동하고, 이에 따라 다양한 줄무늬를 형성한다. 폭풍의 소용돌이를 뜻하는 대적점은 목성의 상징이다. 지구보다 큰 대적점이 약 300년 간 지속적으로 관측되고 있지만, 아직 형성 과정이 밝혀지지 않았다.

미국항공우주국(NASA)의 파이오니어 10호가 1973년 처음으로 목성을 근접 비행했으며, 태양계 탐사선 보이저 1호는 1979년 목성을 스쳐 지나가며 지상에서는 볼 수 없던 작고 검은 입자로 된 고리를 찾아냈다. 2011년 발사된 주노는 2016년 목성 궤도에 진입한 뒤 목성의 대기 환경과 진화 과정을 추적할 단서를 찾고 있다. 그간 탐사로 현재까지 총 79개의 위성이 확인됐다.

토성 

복잡하고 특이한 고리로 유명한 토성은 목성과 마찬가지로 수소와 헬륨이 대부분인 가스형 행성이다. 토성은 맨눈으로 볼 수 있는 행성 중 가장 멀리 있다. 내부는 철과 니켈로 된 초고밀도 핵이 액체수소 층에 둘러싸인 구조다. 대기에는 초속 500m에 이르는 엄청난 속도의 바람이 불며, 이로 인해 소용돌이와 폭풍이 생겨 끊임없이 변한다. 구름층이 두꺼워 표면 온도가 섭씨 영하 176도로 낮다.

미국항공우주국(NASA)의 파이오니어 11호가 1979년 토성에 최초로 접근했고, 보이저 1호와 2호가 각각 1980년과 1981년 토성을 근접 비행했다. 이를 통해 토성의 북극에는 초속 322km에 이르는 제트 기류가 3만km에 걸쳐 육각형 모양으로 존재한다는 사실이 확인됐다. 

본격적인 토성 탐사는 2004년 7월 토성 궤도에 진입한 카시니-하위헌스가 시작했다. 카시니-하위헌스는 NASA가 제작한 토성 궤도선 카시니와 유럽우주국(ESA)이 제작한 토성의 위성인 타이탄 탐사선 하위헌스로 구성됐다. 하위헌스는 2005년 타이탄 표면에 착륙한 뒤 한 시간가량 데이터를 전송했다. 

카시니는 타이탄에 메탄과 에탄으로 이뤄진 바다와 호수가 있으며, 표면 아래에 물과 암모니아로 된 바다가 숨겨져 있을 가능성도 확인했다. 현재 토성의 위성은 총 53개이며, 잠정적으로 위성으로 판단되는 9개를 추가하면 전체 위성은 최소 60개 이상인 것으로 추정된다. 카시니는 2017년 토성 고리에 충돌하며 임무를 마쳤다.