NASA is ending its 30-year Venus drought with two new missions

30년 간 정체되었던 금성 탐사 재개

태양으로부터 두 번째로 가까운 행성인 금성. DAVINCI+와 VERITAS가 금성이 ‘불지옥’된 이유를 찾아 나선다.

1989년을 마지막으로 미국 항공우주국 (NASA)에 새로운 금성 특수 임무는 없었다. 처음이자 마지막이었던 마젤란 탐사선은 4년 간의 임무 수행 후 금성 표면에 자진 추락했다. 그후 약 30년 간 나사는 금성을 외면해왔다.

기나긴 기다림 끝에 금성 연구는 새 국면을 맞게 되었다. 지난 수요일, 빌 넬슨(Bill Nelson) NASA 국장은 새롭게 채택된 두 가지 임무를 발표했는데, 이는 다빈치플러스(DAVINCI+)와 베리타스(VERITAS)라고 명명되었다. 노스캐롤라이나주립대의 행성학자 폴 번(Paul Byrne) 교수는 “가뭄”과 다름없던 터에 성대한 “만찬”이 열린 셈이라고 표현했다.

NASA가 왜 그토록 오랜 기간 동안 금성 연구에 눈길을 주지 않았는지 추측하기란 쉽지 않다. 유난히 혹독한 환경 탓에 금성이 늘 탐사하기 힘든 행성이었던 것은 사실이다. 금성의 표면 온도는 최대 471°C(납을 녹일 수 있을 만큼 뜨거움)까지 올라가며, 기압은 지구의 89배다. 대기는 96%가 이산화탄소로 구성되어 있으며, 표면은 짙은 황산 구름으로 덮여있다. 소련이 1982년 베네라 13호 탐사선을 금성에 착륙시켰을 때, 기체가 파괴되기까지 고작 127분이 걸렸다.

하지만 우리는 금성 표면 환경이 처음부터 이토록 가혹하진 않았다는 것을 안다! 금성과 지구는 비슷한 질량, 비슷한 환경으로 탄생했다. 두 행성 모두 처음에는 태양계 안에서 거주 가능 영역(액체 상태의 물이 행성 표면에 존재할 수 있을 경우)이었지만, 시간이 지나 그중 지구만이 살 만한 곳이 되었고 금성은 ‘불지옥(hellscape)’으로 변했다. 과학자들은 이 두 행성의 운명이 갈린 원인을 알고 싶어 한다. 번 교수는 새로운 임무를 통해 “이 형제 행성이 쌍둥이가 아닌 이유”에 대한 근본적인 답을 찾을 수 있을 것이라고 말했다.

바로 지난해 발표된 엄청난 뉴스도 NASA가 금성 탐사를 한층 더 진지하게 고려하게 된 데에 큰 동기로 작용했다. 생명체 발견 가능성이 제기된 것이다. 2020년 9월, 한 연구진은 금성 대기에서 잠재적으로 ‘포스핀(phosphine)’ 기체를 발견했다고 발표했다. 포스핀은 생명체가 유기물을 분해할 때 배출될 수 있는 화합물이다. 그후 몇 달에 걸쳐 방대한 정밀 조사가 이루어졌지만, 이제는 그때의 포스핀 수치가 진짜였는지조차 불분명한 실정이다. 그러나 이러한 논란 덕에 금성에 외계 생명체가 존재할 가능성에 관한 토론이 활발해졌다. 이처럼 새롭고 흥미진진한 전망은 대중의 마음에(어쩌면 NASA 예산을 승인하는 의원들의 마음에도) 금성을 새기는 계기가 되었다.

두 가지 임무가 선정된 것은 “NASA가 그동안 금성 탐사가 외면당했음을 인정하는 동시에 이제 이를 바로잡을 것’이라고 분명히 공언하는 것”이라고 UC 리버사이드 대학의 스티븐 케인(Stephen Kane) 교수는 말했다. 그는 “정말 놀라운 순간”이라고 덧붙였다.

다빈치플러스(DAVINCI+)는 ‘Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging Plus’*의 줄임말이다. 이 탐사선은 낙하선을 타고 금성의 짙고 뜨거운 대기 속으로 뛰어들어 지표면까지 하강할 것이다. 하강하는 63분의 시간 동안 탐사선은 다중분광광도계를 사용해 금성 대기의 화학적 성질과 조성을 조사할 계획이다. 또한 금성의 지각과 지형을 더 잘 이해하기 위해 금성의 풍경을 이미지화 할 것이다(만일 성공한다면 하강 중에 행성을 촬영하는 첫 번째 탐사선이 될 것이다).

*역주: ‘금성 대기 하층부의 비활성 기체와 화학조성 탐사 + 영상 촬영’. 금성 상층부가 아닌 대기 하층부까지 훑겠다는 차별성을 강조한 이름으로, 하강 중 비활성기체 및 동위원소의 함량을 측정하는 것에 더하여(+) 직접 구름 속에 들어가 지표면의 지질학적 특징을 촬영할 계획을 반영한 명명이다.

한편 ‘Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy’**의 앞 글자를 따서 이름지은 베리타스(VERITAS)는 좀 더 안전한 거리에서 다른 연구를 수행하기 위해 고안된 궤도탐사선이다. 이 탐사선은 두꺼운 구름 아래쪽과 표면의 지질 및 지형을 관찰하기 위해 레이더로 고도를 탐지하며 근적외선 방출값을 분석할 예정이다.

**역주: 레이더를 반사시켜 지형 지도를 그리는 간섭계 장비와 방법들이다.

두 임무는 각각 분명한 목표를 가지고 있다. 다빈치는 금성의 대기, 기후, 물의 역사와 변화를 연구하는 반면, 베리타스는 화산 및 지구조사(地構造地, tectonic history), 질량과 중력장, 지구화학, 그리고 지진이 활발한 정도를 살펴 금성 내부에 관한 정보를 수집한다.

다빈치플러스와 베리타스는 2028~2030년 사이 거의 동시에 금성으로 발사될 것으로 예상되는데, 이 경우 두 탐사선이 상호보완할 수 있다는 장점이 있다. 예컨대 케인 교수에 따르면, 행성의 거주 가능성은 판 구조론과 섭입(subduction, 대기의 탄소가 지구 내부로 들어가 순환하는 과정), 대기화학 등에 의해 결정된다. 따라서 베리타스가 그동안 알려지지 않았던 금성 지표면 관측 데이터를 바탕으로 탄소 순환 여부를 알아낸다면***, 이를 보완하는 연구로서 다빈치플러스는 대기화학을 직접적으로 조사할 수 있다. 그는 금성이 거주할 만한 곳인지 잠재성을 판단할 근거로 이 둘을 합치면 “더할 나위 없이 완벽한” 정보를 얻을 수 있다고 말한다.

***역주: 다빈치는 금성에서도 지구에서처럼 대륙 판 이동이 벌어지고 있다는 것을 확인할 목적으로, 금성 지표면 위에 있는 단층대들의 사진 증거를 확보할 계획이다.

하지만 이러한 임무들은 금성을 연구하기 위한 더 큰 탐사 프로그램의 서곡일 뿐이다. 적어도 금성이 화성과 같은 수준으로 활발히 연구되길 바라는 번 교수 관점에서는 말이다. 화성에 대해서는 이미 표면, 대기 및 궤도를 동시에 탐색할 수 있는 여러 임무들이 수행되고 있다. “임무 한 개도, 임무 두 개도 부족합니다!” 그는 말한다. 다빈치플러스와 베리타스는 앞으로 수십 년 동안 이뤄질 연구의 토대를 마련하는 데 밑거름이 될 것이다. 우리가 화성에서의 표본 추출을 눈앞에 둔 만큼, 어쩌면 금성에서의 표본을 가져오는 것도 우리 일생 안에 가능할지 모른다.

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