데이모스

데이모스는 화성의 두 위성 중 더 작고 더 먼 쪽으로, 가장 긴 축이 약 15km에 이르지만 평균적으로는 약 12km 너비에, 평균 반지름은 약 6km에 불과한 어둡고 울퉁불퉁한 천체다. 우리 달은 육안으로도 지도를 그릴 수 있는 세계인 반면, 데이모스는 그보다는 웬만한 소행성에 가까운 크기다 — 만약 그 미약한 중력이 걷는 것을 허락한다면, 표류하는 대신 오후 한나절 만에 그 주위를 한 바퀴 걸어서 돌 수 있을 만한 천체다.

데이모스는 화성의 적도면에서 1도도 채 되지 않게 기울어진 거의 원형에 가까운 궤도를 따라, 평균 약 23,500km 거리에서 1.26일마다 한 번씩 화성을 돈다. 매끄러워 보이고 색이 옅으며 지질학적으로 조용한 데이모스에는 아래에 있는 화성만큼의 극적인 요소는 전혀 없다 — 그럼에도 그 기원은 태양계 안쪽에서 여전히 가장 풀리지 않는 수수께끼 중 하나로 남아 있다.

두 위성이 발견된 한 주

데이모스는 1877년 8월 12일, 화성이 유리하게 근접하던 시기에 워싱턴의 미국 해군 천문대에서 26인치 굴절 망원경으로 관측하던 미국 천문학자 아사프 홀에 의해 발견되었다. 이는 홀이 발견한 두 위성 중 첫 번째였다: 엿새 뒤인 8월 18일, 그는 더 밝고 더 빠른 안쪽 위성 포보스를 발견했다. 홀은 아내 앤절린 스티크니가 계속 찾아보라고 권하기 전까지 탐색을 거의 포기할 뻔했었다 — 그 빚은 훗날 포보스의 가장 큰 크레이터에 스티크니라는 이름을 붙임으로써 갚아졌다.

이 이름들은 그리스 신화에서 유래했는데, 데이모스('전율' 또는 '공황')와 포보스('공포')는 로마인들이 마르스라 불렀던 전쟁의 신 아레스의 아들이자 시종이었다. 데이모스에는 공식 명칭을 가진 지형이 단 두 곳뿐이며, 둘 다 크레이터로, 각각 조너선 스위프트와 볼테르를 기린 스위프트와 볼테르라는 이름이 붙어 있다. 이 두 작가는 실제로 누구도 화성의 위성을 본 적이 없던 100년도 더 전에 화성에 두 개의 위성이 있다는 글을 썼다.

작고 매끄러운 세계

데이모스는 약 15×12×11km로 측정되는 삼축 타원체로, 이를 평균하면 여기서 언급하는 약 6.2km의 평균 반지름이 나온다. 이는 중력이 지구의 겨우 수천 분의 몇에 불과할 만큼 작은 크기로, 그 탈출 속도는 초속 5.6m에 불과해, 강하게 도약하면 우주비행사가 그 위성을 완전히 벗어날 수도 있을 정도다. 표면은 어두워서 자신에게 닿는 햇빛의 약 7%만을 반사하며, 낮은 밀도는 바깥쪽 소행성대의 C형 소행성과 닮은 다공질의 원시적이고 탄소가 풍부한 구성을 가리킨다.

이 위성은 크레이터가 많지만 포보스보다 눈에 띄게 매끄러워 보인다. 가장 큰 충돌 크레이터는 지름이 약 2.3km에 불과하며, 아마도 100m 깊이에 이르는 느슨한 표토 층이 더 오래된 크레이터들을 부분적으로 뒤덮어 부드럽게 만들었다. 결정적으로 데이모스에는 포보스를 뒤덮은 깊고 평행한 홈이 없다. 중력이 너무 약해서 충돌로 튀어 오른 잔해를 붙잡아 두지 못하기 때문에, 그 물질의 상당 부분은 화성 주위의 희미한 고리로 빠져나갔다가 서서히 다시 내려앉으며 표면을 점차 뒤덮고 매끄럽게 만든다.

기원의 수수께끼

데이모스의 소행성과 같은 색과 구성은 오랫동안 가장 단순한 이야기를 시사해 왔다: 지나가던 천체가 화성의 중력에 포획되었다는 것이다. 하지만 포획이 일어나기는 어려우며, 두 위성 모두 화성의 적도면에서 깔끔하고 거의 원형에 가까우며 경사가 낮은 궤도에 자리하고 있는데, 이는 태양 궤도에서 낚아채인 것이 아니라 파편 원반에서 태어난 위성에서 정확히 기대할 수 있는 모습이다. 가장 유력한 경쟁 이론은 초기 화성에서 일어난 큰 충돌이 파편 고리를 궤도로 튕겨 올렸고, 그것이 뭉쳐 포보스와 데이모스가 되었다는 것이다.

어느 쪽 그림도 완벽히 들어맞지는 않으며, 이를 해결하는 것은 화성 자체가 어떻게 형성되었는지를 이해하는 데 중요하다. 이는 또한 다음 방문자를 이끄는 핵심 질문이기도 하다: 오직 회수된 표본만이 이 위성들이 포획된 소행성인지 아니면 재조립된 화성의 조각인지를 확실히 밝혀줄 수 있다.

과거와 미래의 임무들

데이모스에 대한 우리의 근접 관측은 주로 1971년의 매리너 9호 궤도선과 1970년대 중후반의 바이킹 궤도선 두 대에서 비롯되었으며, 이들은 미세한 세부 사항을 분해하고 이 위성의 형태, 어두운 표면, 그리고 동주기 자전을 확정지었다 — 우리 달이 항상 지구에 같은 면을 보이는 것처럼, 데이모스도 언제나 같은 반구가 화성을 향하고 있다. 유럽의 마스 익스프레스는 2000년대 중반 이래 근접 통과 때마다 데이모스를 촬영해 왔으며, NASA의 퍼서비어런스 로버는 2025년 화성의 새벽 하늘에서 밝은 점으로 보이는 데이모스를 촬영했다.

다음 장은 JAXA가 주도하고 2026년 발사가 예정된 일본의 MMX(화성 위성 탐사) 임무의 몫이다. MMX는 데이모스의 구성을 연구하기 위한 전용 근접 비행을 수행한 뒤 포보스에 초점을 맞출 것이다 — 소형 로버 이데픽스를 배치하고 표면 표본을 채취해 2031년경 지구로 가져올 예정으로, 이는 화성의 위성에서 가져오는 최초의 물질이다.

화성 표면에서 본 모습

데이모스는 화성이 자전하는 것보다 더 느리게 궤도를 돌기 때문에, 그 행성 위에 서 있는 관측자라면 데이모스가 동쪽에서 떠올라 약 2.5솔에 걸쳐 하늘을 느긋하게 서쪽으로 가로지르다 지는 것을 보게 될 것이다 — 빠르게 서쪽에서 떠오르는 포보스와는 정반대의 모습이다. 데이모스는 너무 작아서 육안으로는 원반 모양을 보여주지 못한다. 가장 밝을 때는 마치 밝은 별처럼 보이며, 대략 지구에서 본 금성과 맞먹는 밝기를 낼 것이고, 약 1.26일마다 위상의 전체 주기를 완주할 것이다.

지구에서 관측하는 사람에게 데이모스는 진정으로 까다로운 대상이다. 약 12등급이므로 기술적으로는 대형 아마추어 망원경의 범위 안에 들지만, 불과 수십 각초 떨어진 화성의 눈부신 빛 속에 숨어 있어, 화성을 가리는 차폐 막대를 사용하면서 근접 대접근 시기에나 현실적으로 관측할 수 있다. 거의 모든 사람에게 데이모스는 접안렌즈보다는 우주선을 통해 알려진 위성으로 남아 있다.