Japan is about to bring back samples of an asteroid 180 million miles away

日, 3억km 떨어진 소행성의 샘플을 지구로 보내다

하야부사 2호는 우주 먼지를 수집했고, 과학자들은 이 시료를 곧 실험실에서 연구하게 될 것이다.

12월 5일 지구는 말 그대로 이 세계 바깥에서 무언가를 전달받았다. 바로 3억km 떨어진 소행성에서 낚아챈 작은 알갱이와 먼지다. 지구로 무사히 돌아온다면 류구(Ryugu) 소행성의 파편은 태양계 형성 과정을 탐구하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

일본 항공우주국 작사(JAXA)는 6년 전인 2014년 12월 3일 하야부사 2호를 발사했다. 이 우주선은 4년 후인 2018년 7월에 류구 궤도에 도착했고, 광학 카메라와 적외선 카메라, 라이다(LIDAR)를 포함한 여러 종류의 기구를 이용해 900m 폭의 소행성을 연구했다. 또한 3대의 작은 로버(rover, 행성의 환경과 자원 등을 탐사하는 로봇)를 소행성 표면에 내려 보내 가까이에서 류구를 연구하기도 했다.

이 모든 탐사 활동은 과학자들이 류구를 더 잘 이해하도록 하는 데 크게 도움이 되었다. 류구는 탄소 성분이 풍부한 원시 암석으로, 내부에 구멍이 많은 다공성 구조의 잡석 무더기이며 함수광물(hydrated minerals, 물이 있는 광물)이 처음 예상보다 적었다. 류구와 같은 소행성은 가장 흔한 유형이지만 너무 어둡기 때문에 망원경으로 연구하기가 까다롭다. 하야부사 2호와 같은 관측도 우주로 보낼 수 있는 기구의 종류가 이 정도뿐이기 때문에 제한적이며, 늘 우주 탐사 여정에서 살아남을 수 있는 것도 아니다 (실제로 하야부사 2호의 로버 4대 중 한 대는 소행성 표면으로 내보내기 전에 실패했다).

그래서 지구상의 최첨단 실험실에서의 분석과 비교할 수 있는 것은 없다. 이런 이유로 하야부사 2호의 가장 중요한 목적에 이르게 된다. 바로 류구의 시료를 지구로 가져오는 것이다.

NASA의 오시리스-렉스(OSIRIS-Rex) 임무와 최근 중국의 창어 5호(Chang’e 5) 달 시추 작업에서 알 수 있듯이, 샘플 수집-귀환 임무는 점점 더 인기를 얻고 있다. 그러나 쉽지는 않다. 2019년 2월 하야부사 2호는 류구 표면에 착륙해 흙과 먼지를 수집할 수 있도록 두 발의 작은 총알을 소행성에 쏘아 입자 먼지를 자욱하게 일으켰다. 같은 해 4월에는 더 큰 탄환을 발사해 몇 달 후에 더 많은 분출 물질을 회수할 수 있도록 표면을 파고 들었다.

첫 번째 하야부사 임무는 이 접근 방식을 통해서 100만분의 1그램만 회수할 수 있었지만 하야부사 2호는 훨씬 많은 표본을 회수할 수 있을 것이라고 낙관한다. 스페인 소재 라구나 대학(University of La Laguna)의 행성과학자 에리 타츠미(Eri Tatsumi)는 “[샘플 캡슐의] 재진입이 성공할지는 모르겠지만, 이러한 성과들을 자랑스럽게 생각한다”고 말한다. 타츠미는 지금까지 하야부사 2호의 데이터로 직접 연구해왔다.

소행성들은 물리적, 화학적 구성이 이를테면 (내부 열과 자기장, 대기가 지속적인 활동을 촉진하는) 행성보다 훨씬 더 잘 보존되기 때문에 우주 역사의 타임캡슐과 같다. 이번에 류구의 물질을 연구한다면, 엄청난 양의 가스와 먼지가 소행성과 달, (지구와 같은 거주 가능한 세계를 포함한) 행성으로 뭉쳐졌을 때의 초기 태양계가 어떻게 변화했는지 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.

타츠미는 “우리가 알고 싶은 것은 태양계 형성 과정의 비밀”이라며, “만약 류구에 생명을 위한 구성 요소가 있다면, 그게 어떤 유기물일지 알고 싶다”고 말한다. 그녀는 류구의 표본을 연구하면 “초기 태양계 물질에 대한 지식을 한 페이지 더 추가”할 수 있을 것이며, 운석 충돌을 통해서 초기 지구에 어떤 종류의 원소와 화합물이 전달되었을지 알 수 있을 것이라고 믿는다. 류구는 오늘날의 지구 대기 진입에서 살아남기에는 너무 약해 보이기 때문에 이 시료는 이제껏 분석할 수 있었던 지구상의 운석 잔해와는 상당히 다를 것이다.

게다가 실험실 분석을 통해서만 밝혀낼 수 있는 류구 역사에 관한 특이점도 있다. 도쿄 대학 행성과학자 토모카츠 모로타(Tomokatsu Morota)는 하야부사 2호의 카메라로 촬영한 이미지를 이용해 류구의 표면을 연구하는 팀을 이끌었다. 이 연구팀은 태양열로 인한 류구 표면의 변화를 발견했다. “이는 류구가 태양 근처에서 궤도 여행을 했을 수도 있다는 시나리오를 암시한다”고 모로타는 설명한다. 류구의 암석 파편을 자세히 살펴보면 이 시나리오가 실제로 벌어졌는지의 여부를 확인하는 데 도움이 될 것이다.

하야부사 2호는 며칠 안에 류구 물질이 담긴 샘플 캡슐을 떨어뜨릴 것이다. 이 캡슐은 고온이 발생하는 대기권 재진입에서 살아남아야만 호주에 착륙한다. 그러나 하야부사 2호는 새로운 임무를 위해 다시 우주로 떠난다. 먼저 2026년 7월에 근접 비행을 위해 소행성 2001 CC21로, 그런 다음에는 2031년 7월에 소행성 1998 KY26에 공식적으로 도착한다. 이 주요 임무들 사이에 하야부사 2호는 지구 주위를 두 차례 돌면서 멀리 떨어진 태양계외 행성을 관찰하려고 시도할 것이다.

하야부사 2호의 성공은 미래의 샘플 수집-귀환 임무에도 이어질 것이다. JAXA는 화성 위성 탐사(Martian Moon eXploration, MMX)라는, 화성 위성 포보스를 위한 임무를 계획하고 있다. 타츠미는 “MMX가 기술적으로는 하야부사와 하야부사 2호가 남긴 수많은 성과들로 만들어졌다”면서 “그뿐 아니라 하야부사 2호 프로젝트에는 차세대 임무를 이끌 젊은 과학자와 공학자들이 많이 참여했고, 이런 경험들을 고려할 때 JAXA는 앞으로 더 크고 복잡한 임무를 할 수 있을 것”이라고 말한다.

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