유로파

유로파는 목성의 네 개 갈릴레이 위성 중 가장 작으며, 지름이 약 3,120km로 지구의 달보다 약간 작다. 그러나 이 소박한 암석과 얼음의 공은 태양계 전체에서 가장 매혹적인 목적지 중 하나가 되었는데, 그 밝고 얼어붙은 껍질 아래에는 거의 확실히 액체 상태의 소금물로 이루어진 전 지구적 규모의 바다가 존재하기 때문이다 — 이 바다는 지구의 모든 바다를 합친 것의 약 두 배에 달하는 물을 담고 있는 것으로 여겨진다.

그 한 가지 사실만으로도 이 작은 위성에 대한 모든 것이 새롭게 조명된다. 유로파는 거대 행성을 도는 또 하나의 크레이터투성이 얼음 공이 아니라, 지구 밖 생명체의 후보지이며, 그것을 확인하기 위해 지금 목성을 향해 가고 있는 두 대의 주력 우주선의 목표다.

발견과 갈릴레이 가족

유로파는 1610년 1월, 갈릴레오 갈릴레이가 새로 만든 망원경을 목성으로 돌려 밤마다 위치를 바꾸는 네 개의 빛의 점을 보았을 때 목격되었다 — 다른 행성 주위를 도는 것으로 발견된 최초의 위성들이었으며, 하늘의 모든 것이 지구를 중심으로 돌지는 않는다는 증거였다. 독일 천문학자 시몬 마리우스는 거의 같은 순간에 이들을 관측했고, 오늘날에도 쓰이는 이름들, 즉 제우스의 신화적 연인들에서 따온 이름을 제공했다. 신에게 납치된 페니키아 공주 에우로페의 이름을 딴 유로파는 네 위성 중 두 번째로 안쪽에 있다.

네 개의 갈릴레이 위성 — 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토 — 은 그 자체로 하나의 소형 위성계를 이룬다. 유로파는 약 671,000km 거리에서 3.55일마다 한 번씩 목성을 공전하며, 라플라스 공명이라 알려진 정밀한 중력 리듬에 고정되어 있다: 가니메데가 궤도를 한 바퀴 도는 동안 유로파는 두 바퀴, 이오는 네 바퀴를 돈다. 그 시계태엽 같은 정확함이야말로 유로파를 흥미롭게 만드는 거의 모든 것의 원동력이다.

얼음 아래의 바다

유로파의 표면은 물 얼음이지만, 물은 거기서 그치지 않는다. 공명 궤도가 약간 타원형이기 때문에, 목성의 거대한 중력은 지날 때마다 이 위성을 구부리고 반죽하며, 그 조석 마찰이 내부 깊숙한 곳에서 열을 발생시킨다. 모델에 따르면 이는 내부의 한 층을 액체 상태로 유지하기에 충분한 열이다. 두께가 15~25km로 추정되는 얼음 껍질 아래에는 깊이가 60~150km에 이를 것으로 여겨지는 바다가 있다 — 유로파의 작은 크기에도 불구하고, 지구의 모든 바다를 합친 것의 두 배가 넘는 물을 담고 있을 만큼 깊다.

가장 강력한 증거는 자기적인 것이다. 유로파가 목성의 강력한 자기장 속을 지나갈 때, NASA의 갈릴레오 궤도선은 이 위성 자체에서 발생하는 유도 자기장을 감지했다 — 이는 정확히 얼음 아래를 순환하는 전기 전도성 소금물 껍질에서 기대할 수 있는 특징이다. 이후 허블 관측은 남극 지역 위 약 200km 높이까지 간헐적으로 뿜어져 나오는 수증기 기둥에 대한 흥미로운 단서를 추가로 제시했는데, 마치 바다가 이따금 표면으로 나오는 길을 찾아내는 것처럼 보인다.

갈라지고 젊은 표면

가까이서 보면 유로파는 태양계에서 가장 매끄러운 대형 천체 중 하나이며, 가장 젊은 천체 중 하나이기도 하다. 충돌 크레이터가 놀랍도록 드물다는 것은 표면이 다시 형성되었으며 그 나이가 겨우 약 4,000만~9,000만 년에 불과함을 시사한다. 대신 지구 전체를 가로지르는 것은 리네아라 불리는 지형으로, 수천 킬로미터에 이르는 길고 적갈색을 띤 균열이다. 이곳에서는 움직이는 얼음 껍질이 갈라졌다가 다시 얼어붙었다. 일부는 반복되는 사이클로이드 곡선을 그리며 활 모양으로 휘어 있는데, 이는 이 위성이 목성을 공전하는 동안 매일 오르내리는 조석 응력의 궤적을 그대로 보여준다.

다른 곳에서는 얼음이 카오스 지형으로 무너져 내리는데, 이는 기울어지고 부서진 판들이 울퉁불퉁한 바탕 속에 다시 얼어붙어 뒤섞인 지역으로, 잘 연구된 코나마라 카오스에서 볼 수 있다. 이러한 지역들은 마치 따뜻하고 염분이 많은 물이 아래에서 솟아올라 껍질을 부드럽게 만들고 얼음 뗏목들이 떠다니게 한 뒤 다시 단단히 얼어붙은 것처럼 보인다. 균열을 물들이는 녹슨 빛깔은 바다에서 솟아올라온 것으로 여겨지는 염분과 황 화합물로 여겨진다 — 그 아래 숨겨진 화학 성분을 들여다볼 수 있는 가능성 있는 창이다.

그곳에 무언가 살 수 있을까?

유로파는 우주생물학자들이 가장 중요하게 여기는 조건들을 충족한다: 액체 상태의 물, 열수구를 품을 수 있는 암석질 해저, 그리고 조석 가열이라는 형태의 안정적인 에너지원이다. 지구에서는 비슷한 열수구가 완전한 어둠 속에서도 생태계 전체를 지탱한다. 만약 유로파의 바다가 수십억 년 동안 액체 상태를 유지해 왔고 화학적으로 활발한 암석 맨틀과 닿아 있다면, 이곳은 태양계에서 미생물 생명체를 품고 있을 가능성이 가장 높은 곳 중 하나다.

표면 자체는 척박하다 — 공기가 없고, 목성의 치명적인 방사선 세례를 받으며, 적도에서도 약 영하 160°C보다 추운데다 극지방으로 갈수록 훨씬 더 낮아진다. 하지만 그 바다는 수 킬로미터 두께의 얼음으로 보호받고 있으며, 관심을 끄는 것은 그 얼어붙은 지각이 아니라 바로 그 묻혀 있는 환경이다.

향하고 있는 임무들

NASA의 유로파 클리퍼는 2024년 10월 14일 발사되어 2030년 목성계에 도달할 예정이다. 방사선이 금세 파괴할 유로파를 직접 궤도 비행하는 대신, 목성 주위를 돌면서 수십 차례의 근접 비행을 수행해, 레이더로 얼음을 탐측하고 카메라로 표면을 지도화하며 다양한 기기로 어떤 분출 기둥이든 그 성분을 분석해 바다의 조성을 알아낼 것이다. 그 목표는 생명체를 직접 발견하는 것이 아니라 유로파가 거주 가능한지를 판단하는 것이다.

이와 함께, 2023년 발사된 유럽우주국의 주스 탐사선은 2030년대 초까지 유로파, 가니메데, 칼리스토를 연구하며, 유로파를 두 차례 근접 비행한 뒤 가니메데 궤도에 자리 잡을 것이다. 두 임무가 함께, 2003년 임무가 끝난 갈릴레오 이래 이 바다 세계에 대한 가장 근접한 관측을 약속한다.

직접 유로파를 찾는 방법

유로파를 육안으로 볼 수는 없지만, 거의 모든 소형 망원경 — 심지어 안정적으로 잡은 좋은 쌍안경으로도 — 이 그것을 드러내 줄 것이다. 목성을 향해 겨누면 양쪽으로 한 줄로 늘어선, 최대 네 개의 작은 별처럼 보이는 점들을 발견하게 될 것이다: 갈릴레오가 처음 보았던 바로 그 갈릴레이 위성들이다. 유로파는 밝은 네 위성 중 가장 희미하고 가장 안쪽에 가까운 위성으로, 그 위치는 밤마다 눈에 띄게 이동하므로, 며칠 저녁에 걸쳐 위성들을 스케치하면 불과 며칠 사이에 유로파가 목성을 공전하는 모습을 지켜볼 수 있다.