지난해 인류 최초의 지구방어 전략 모색을 위해 미국 항공우주국(NASA)이 실시한 '쌍(雙)소행성 궤도수정 실험'(DART)에서 충돌 충격으로 수 미터 크기 암석 37개가 튕겨 나와 주변에 떠다니는 것으로 나타났다.

24일 NASA 고다드우주비행센터(GSFC)는 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 데이비드 주이트 교수팀이 허블우주망원경(HST)으로 DART 우주선이 충돌한 소행성 디모르포스(Dimorphos) 근처에서 1~6.7ｍ 바위 37개를 포착했다고 밝혔다.

NASA는 지난해 9월 26일 충돌 가능성이 있는 소행성이 지구로 접근할 경우 우주선 등을 충돌시켜 궤도를 바꾸는 전략의 가능성을 실험하기 위해 약 1천100만㎞ 떨어져 있던 디모르포스에 무게 570㎏인 DART 우주선을 시속 2만2천㎞로 충돌시켰다.

▲ 허블우주망원경(HST)에 포착된 소행성 디모르포스(Dimorphos)와 DART 실험 때 튕겨 나와 소행성 주변을 돌고 있는 37개의 암석들(작은 원 안 점들).

디모르포스는 지름 160ｍ, 질량 50억㎏의 작은 소행성으로 지름 780ｍ인 소행성 '디디모스'(Didymos) 주위를 11시간 55분 주기로 공전하고 있었다.

충돌 실험 결과 디모르포스는 공전 주기가 약 32분 단축된 것으로 나타나 우주선 등을 충돌시키는 방법으로 소행성 궤도를 수정하는 게 가능하다는 게 입증됐다.

또 DART 우주선 충돌로 소행성에서 암석과 먼지가 분출되면서 수만㎞의 꼬리가 형성됐다. 그러나 충돌로 소행성 표면에 얼마나 큰 충돌구가 생겼는지, 얼마나 큰 암석들이 떨어져나왔는지 등은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 허블우주망원경의 고감도 광학 관측장비를 이용해 DART 우주선 충돌 때 소행성에서 튕겨 나온 것으로 보이는 바위 37개가 디모르포스 주위를 시속 1㎞ 미만의 느린 속도로 떠도는 것을 포착했다.

분석 결과 이들 바위의 크기는 1~6.7ｍ이고 발견된 바위들의 총질량은 디모르포스 전체 질량의 약 0.1%인 500t 정도로 추정됐다.

이 바위들은 충돌로 부서진 소행성 조각이라기보다는 표면에 흩어져 있던 암석들이 충격으로 솟아오른 것으로 보인다. DART 우주선이 충돌 2초 전 11㎞ 상공에서 찍은 사진에는 표면 전체에 바위가 흩어져 있는 모습이 포착됐다.

바위가 소행성 표면에서 어떻게 떠올랐는지는 명확하지 않지만 연구팀은 충돌 직후 포착된 암석과 먼지 분출 기둥의 일부일 수도 있고, 충돌로 발생한 지진파로 소행성이 흔들리면서 표면에서 떨어져나왔을 수도 있을 것으로 추정했다.

또 이번 충돌 실험으로 소행성 표면에 있는 바위의 2%가 떨어져 나온 것으로 보인다며 이로 인해 지름 50ｍ의 충돌구가 생겼을 것으로 추산했다.

하지만 소행성 표면 충돌구의 정확한 크기와 이번에 발견된 바위들의 상태 등은 2026년으로 예정된 유럽우주기구(ESA)의 헤라(HERA) 탐사선의 디모르포스 탐사에서 밝혀질 것으로 보인다.

ESA와 NASA는 DART 실험의 영향을 연구하기 위해 2024년 10월 헤라 탐사선을 발사할 예정이다. 헤라 탐사선은 2026년 12월 디모르포스에 도착해 디모르포스 충돌 후 발생한 변화 등에 대해 조사하게 된다.

주이트 교수는 "포착된 바위의 수, 크기 모양이 충돌로 디모르포스 표면에서 튕겨 나온 것들과 일치한다"며 "이것은 소행성을 무엇인가로 충격했을 때 어떤 일이 일어나는지 처음으로 보여주는 것"이라고 말했다.

이어 "앞으로 이 바위들은 아주 천천히 소행성 궤도 주변에 퍼지게 될 것"이라며 "추가적인 허블망원경 관측을 통해 바위들의 정확한 궤적을 파악할 수 있는 충분한 데이터를 확보할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

과학팀  press@jeonpa.co.kr

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