신비한 소행성으로 우주선을 발사한 나사 (금속 소행성 프시케)

애리조나 주립 대학의 행성 과학자 린디 엘킨스 탄톤은 금속 소행성 프시케를 두고 이전에 볼 수 없었던 지형을 상상했습니다. 작은 분화구는 은빛 첨탑으로 둘러싸인 얼어붙은 물보라처럼 보일 수 있으며 수십억 년 전에 짜낸 금속 용암이 근처에서 반짝일 수도 있습니다. 오래전에 소행성이 식고 수축하면서 소행성의 금속 표면이 갈라진 거대한 절벽 면에는 녹색 감람석 결정이 박혀 있을 수 있습니다. 이러한 풍경의 존재 여부는 1852년 발견된 폭 220km의 매혹적인 소행성이 실제로 천문학자들이 오랫동안 가정해 온 철과 니켈 덩어리인지에 달려 있습니다. 이러한 질문에 대한 대답은 나사의 12억 달러 규모 프로젝트가 시작된 뒤 한 걸음 더 가까워졌습니다. 프시케 프로젝트의 임무 수석 조사관인 엘킨스 탄톤은 "이전까지 인간이 본 적이 없는 물체에 대한 기본적인 종류의 탐사를 수행한다는 것은 아름다운 동기 부여다"라고 입을 열었습니다.

 

수십 년 동안 과학자들은 프시케가 더 큰 원시 행성의 노출된 금속 핵이 될 수 있는지에 대해 궁금증을 품었습니다. 행성 형성의 잔재물인 소행성에 대한 이전 임무에서는 외부가 대부분 암석으로 이루어진 몸체를 탐사했고 이제 프시케는 M형 소행성, 즉 비정상적으로 반사되고 밀도가 높은 소행성 그룹과 처음으로 만날 것입니다. 시나리오에 따르면 약 45억 년 전 원래 몸은 중력 붕괴와 방사성 원소로 인한 열로 암석이 부분적으로 녹아서 층으로 분리될 만큼 거대해졌으며 가장 무거운 금속이 중심부에 떨어졌습니다. 수백만 년 후, 또 다른 신생 세계와의 격변적인 뺑소니 충돌이 일어나 가장 바깥층이 벗겨지면서 철-니켈 심장이 드러났습니다. 암석이 많은 세계의 금속 코어를 자세히 관찰할 수 있는 기회는 본격적인 행성의 코어 구성과 역사에 대한 통찰력을 기대하게 만들었고, 2017년 나사가 이를 선택했을 때 핵심이 됐습니다.

 

사우스웨스트 연구소의 행성 과학자이자 사이키 과학팀의 멤버인 윌리엄 보트케는 "지구나 금성 및 나머지 지역의 핵이 어떤 것인지 조사하는 데 쉬운 방법은 없다"라고 말했습니다. 오는 2029년 우주선이 프시케에 도착하면 해당 가설을 테스트하기 위해 궤도에서 2년 이상을 보낼 예정, 연구원들은 우주선과 지구 사이 무선 통신의 미묘한 변화를 통해 소행성의 중력장을 지도화할 수 있으며 프시케가 균일하게 밀도가 높은 금속 덩어리인지 아니면 잔해에서 함께 빛나는지에 대한 답변을 알 수 있습니다. 자력계는 고대 액체 금속 코어를 휘젓고 남은 유물 필드를 탐색합니다. 소행성이 태양풍과 우주선에 의해 충격을 받을 때 표면에서 방출되는 감마선과 중성자는 금속 코어 무게의 4~12%를 차지할 것이라 예상되는 니켈의 존재를 보여줍니다. 카메라는 최고 해상도에서 농구장만큼 작은 특징을 드러내는 프시케 지형의 사진을 찍을 것입니다.

 

지상 망원경의 데이터는 금속 코어 가설에 이미 약간의 타격을 입혔습니다. 펜실베니아 블룸스버그 대학의 천문학자 마이클 셰퍼드는 프시케의 질량과 부피에 대한 업데이트된 추정치를 일부 제공하면서 "그건 가능성이 희박하다고 생각한다"라고 지적했습니다. 그 밀도가 철 운석의 절반 정도에 불과하다는 사실을 발견한 셰퍼드는 "프시케에서 반사된 빛에 대한 연구에 따르면 이는 순수한 금속은 아니지만 아마도 탄소질 물질, 전형적인 소행성 성분, 암석질 규산염 광물을 포함하고 있을 것"이라 주장했습니다. 프시케 팀은 소행성이 부피 기준 30%에서 60% 사이의 금속으로 구성돼 있다고 추정했습니다. 한 과학자는 "순수한 금속 덩어리가 아니라 수십억 년에 걸친 작은 충격으로 인한 탄소질 먼지일 수도 있다. 원시 행성의 핵과 맨틀이 다소 다공성으로 혼합되어 뺑소니 충돌로 인해 엉망이 된 것이라는 가설을 배제할 수 없다"라고 이야기했습니다.

 

또 다른 가능성은 프시케가 특히 얇고 바위 같은 맨틀에 숨겨진 금속 핵을 가지고 있다는 것, 멀리서 표면에 보이는 빛나는 패치는 표면에 액체 황화철을 스며들게 했던 고대 강화산 활동의 결과일 수 있습니다. 프시케에 핵이나 맨틀이 전혀 없을 수도 있다는 가능성도 제기됐습니다. 어린 태양을 둘러싸고 가스와 먼지로 이루어진 원시행성 원반, 금속이 풍부한 지역에 조립된 층이 없는 곡물 덩어리일 수도 있습니다. 과학자들은 엔스타타이트 콘드라이트라 불리는 희귀 운석의 금속 함량이 높고 프시케와 같은 밀도를 가지고 있지만 모체는 태양에 더 가깝게 형성된 것으로 봤습니다. 프시케와 M형의 궤도는 목성의 궤도 너머에 형성된 것으로 보이는 소행성의 경로와 유사한 모습을 띄었습니다.

 

보트케는 "이런 미친 곳에서 프시케를 만들려면 어떻게 소행성대까지 갈 수 있을까요?"라는 질문을 던졌습니다. 프시케 우주선을 소행성대까지 이동시키는 데에 어려움이 따른다는 지적도 등장했습니다. 사이키 팀을 관리하는 나사의 제트 추진 연구소는 인력 부족과 독립 검토 위원회가 부분적으로 기인한 소프트웨어 테스트의 둔화로 인해 1년 늦게 발족됐습니다. 이는 나사가 이미 계획된 금성 프로젝트 베리타스에서 자금을 전환해야 하는 예산 초과로 이어졌습니다.

 

엘킨스 탄톤은 "모두가 최선을 다하고 있지만 때로는 자원이 부족할 때도 있다"라고 전했습니다. 엘킨스 탄톤은 "프시케 우주선이 이름을 딴 궤도에 안착하면 지금부터 6년 이내에 더 원활하게 36억 킬로미터를 항해할 수 있기를 바란다"라고 소망을 내비쳤습니다. 이어 그는 "그것은 인간이 탐험한 소행성과 혜성의 동물원을 더할 것이라고 약속한다. 이국적인 소행성은 또한 우리의 상상력을 확장할 것"이라며 "그것은 갑자기 나비와 같은 것이 있다는 것을 발견하는 것과 같다"라고 덧붙였습니다.