지난 포스팅에서는 화성의 위성인 가니메데에 대해서 살펴보았습니다.
이어서 살펴볼 대상은 목성의 또 다른 위성인 칼리스토입니다.
1. 개요
칼리스토(Callisto)는 1610년에 갈릴레오 갈릴레이가 발견한 목성의 위성으로 태양계에서 3번째로 큰 위성이며, 목성의 위성 중에서는 가니메데 다음으로 크다. 칼리스토의 지름은 4,821km이며, 수성의 99%에 달하는 크기지만, 질량은 3분의 1정도 밖에 되지 않는다. 궤도 반경은 1,880,000km로 칼리스토는 내부 갈릴레이 위성들(이오, 유로파, 가니메데)과 궤도 공명을 일으키지 않어서 조석 가열의 정도가 약하다.
2. 생성 과정
카리스토가 형성된 정확한 과정은 알려진 바가 제한적이지만, 천체의 형성에 대한 일반적인 이론들을 통해 가설을 세울 수 있습니다.
- 분자 구름의 축적: 태양계 형성 초기, 분자 구름이라 불리는 거대한 가스와 먼지의 구름이 있었습니다. 이 구름은 중력 작용에 의해 조밀해져서 더 작은 영역으로 분할되었습니다.
- 회전하는 원반 형성: 분자 구름이 축적되면서 회전하는 원반이 형성되었습니다. 이 원반은 중앙에 몰리는 물질과 외부 영역에 퍼져 있는 먼지와 가스로 구성되어 있었습니다.
- 물질의 충돌과 응축: 원반이 회전하면서 물질들은 서로 충돌하면서 큰 덩어리를 형성했습니다. 이렇게 형성된 덩어리들은 중력에 의해 더 커지고, 그 과정에서 먼지와 가스를 끌어들이면서 자체를 계속 커져갔습니다.
- 프로토플라넷의 형성: 덩어리들 중에서 가장 큰 덩어리는 프로토플라넷(원형 천체)라 불리는 천체가 되었습니다. 이 프로토플라넷은 주위의 먼지와 가스를 흡수하면서 계속 성장했습니다.
- 위성 형성: 목성 주위의 원반에서 물질이 축적되면서 카리스토와 같은 위성들도 형성되었습니다. 이 위성들은 목성 주위를 공전하면서 목성의 중력에 물려있게 되었습니다.
3. 대기 상태, 구성물질, 중력
- 대기상태 : 카리스토는 극히 얇거나 전혀 대기가 없습니다. 대기가 거의 없다는 것은 대기압이 매우 낮거나 없다는 것을 의미하며, 이는 표면에서 기압이 극히 낮거나 거의 측정할 수 없다는 것을 의미합니다. 이러한 상태에서는 대기가 지구처럼 기체의 상태를 띄지 않으며, 대기의 효과로 인한 기온 차이가 적습니다.
- 구성물질 : 주로 얼음과 암석으로 이루어진 천체로 알려져 있습니다.
- 얼음 (Water Ice) : 얼음은 카리스토의 표면에서 주요 구성물질 중 하나입니다. 특히, 카리스토는 목성의 주위에 위치하면서 카리스토의 표면 온도가 매우 낮아 얼음이 안정적으로 존재할 수 있는 환경이 됩니다. 주로 물 얼음일 것으로 예상되며, 이 얼음은 카리스토의 지표를 덮고 있을 것입니다.
- 암석 (Rocky Material) : 얼음 외에도 카리스토는 암석으로 구성되어 있습니다. 암석은 지각적인 특성을 가진 물질로, 얼음보다는 밀도가 높고 고체의 특성을 보입니다. 암석은 주로 천체의 내부에서 형성되거나 형성 초기에 축적된 물질로 구성됩니다.
- 다양한 화합물 : 카리스토의 표면이 얼음과 암석으로 이루어져 있을 뿐만 아니라, 다양한 화합물도 포함되어 있을 것으로 예상됩니다. 이러한 화합물은 관찰되는 스펙트럼을 통해 감지되고, 탐사 임무를 통해 더 자세한 구성에 대한 정보를 얻을 수 있을 것입니다.
- 중력 : 카리스토의 중력은 지구의 중력의 약 1/400 정도로 매우 약합니다. 중력은 천체의 질량과 크기에 의해 결정되며, 카리스토가 몹시 작은 천체이기 때문에 중력이 상대적으로 약한 것입니다. 중력이 약하면 표면에 대기나 액체가 유지되기 어렵기 때문에, 이러한 천체는 거의 무기체적인 특성을 보이게 됩니다.
4. 각국의 탐사계획
- 미국 (NASA)
- 갤릴레오 탐사선: 1989년에 발사된 갤릴레오 탐사선은 목성과 그 위성들을 연구하기 위해 설계되었으며, 1995년에 도착하여 2003년까지 운영되었습니다.
- 준토 기간관측 임무: 현재, NASA는 목성의 단기 기간에 발생하는 천문 현상을 연구하기 위한 준토 기간관측 임무를 수행 중입니다.
- 유럽 우주 정부 (ESA)
- 준노 탐사선: 유럽 우주 정부는 2022년에 준노 탐사선을 발사하여 목성에 도착할 계획입니다. 준노는 목성의 대기를 연구하고 대기 중 성분 및 화학 반응을 조사할 예정입니다.
- 일본 우주 탐사 기구 (JAXA)
- 준오 탐사선: 일본은 목성의 위성 가니메데를 조사하기 위한 준오 탐사선을 계획 중입니다. 가니메데는 목성의 위성 중에서 가장 크며, 그 표면과 지하를 연구할 예정입니다.
5. 목성과의 관계
목성과 카리스토는 목성의 위성으로서, 목성이라는 행성 주위를 공전하면서 그 위성으로 있는 것이 일반적인 천체의 관계입니다. 이들 간의 상호 작용은 목성이 자신의 중력으로 카리스토를 유지하고, 카리스토가 목성의 중력에 의해 공전하는 것에 기인합니다.
- 중력의 영향 : 목성의 중력은 카리스토에게 힘을 주어 카리스토가 목성 주위를 공전하게 만듭니다. 이 중력은 카리스토가 목성과 상호 작용하는 핵심적인 힘입니다.
- 태양계 내의 다른 천체와의 상호 작용 : 목성과 카리스토는 태양계 내의 다른 천체들과도 상호 작용합니다. 그들은 서로의 중력을 통해 영향을 주고 받으며, 이는 태양계 내에서 천체들이 서로의 궤도를 조정하거나 변화시키는데 기여합니다.
- 다른 위성들과의 상호 작용 : 목성은 다른 대형 위성들과 함께 많은 작은 위성들을 가지고 있습니다. 이들 위성들은 서로의 중력에 영향을 주고 받아 궤도를 조정하고, 때로는 서로의 궤도에 영향을 미치기도 합니다.
- 탐사 임무를 통한 연구 : 목성과 카리스토에 대한 연구는 갤릴레오 탐사선을 통해 이루어졌습니다. 갤릴레오는 목성과 그 위성들을 탐사하면서 목성의 자기장, 구성물, 대기, 그리고 각 위성들의 특징을 연구하였습니다.
지금까지 목성의 위성인 칼리스토 대해서 알아보았습니다. 다음 포스팅에서는 토성의 다른 위성 중 하나인 타이탄에 대해서 자세하게 살펴 보겠습니다.