팔라스

팔라스(Pallas)는 소행성대에서 세 번째로 큰 천체이자, 그중에서도 가장 기이한 대형 천체 중 하나입니다. 지름이 약 512km로, 지름이 그보다 약 7배 큰 달의 극히 일부에 불과하지만, 왜소행성 세레스 질량의 5분의 1을 조금 넘는 질량을 가지고 있습니다. 그럼에도 결코 매끈한 구형으로 다듬어지지 않았습니다. 대신 팔라스는 옆으로 거의 누운 듯 기울어진, 상처투성이의 울퉁불퉁한 세계로, 대부분의 소행성이 태양을 도는 붐비는 궤도면 위아래로 크게 벗어나 있는 매우 가파르게 기울어진 궤도를 그립니다.

1802년에 발견된, 역사상 두 번째로 발견된 소행성인 팔라스는 발견자의 눈에는 행성으로 보였고, 이후 200년 동안 하나의 기이한 존재로 남아 있었습니다. 표면을 식별할 수 있을 만큼 선명한 영상이 나온 최근에야 비로소 천문학자들은 팔라스가 왜 그런 모습을 하고 있는지를 설명하기 시작했습니다. 곰보 자국이 나고 움푹 패였으며, 한 인상적인 표현을 빌리자면 골프공처럼 옴폭옴폭한 모습입니다.

잃어버린 행성을 찾던 의사가 발견하다

팔라스는 1802년 3월 28일, 독일의 의사 하인리히 빌헬름 올베르스가 브레멘의 자택에서 하늘을 관측하다가 발견했습니다. 그는 전년도에 세레스가 발견되었던 영역을 수색하던 중, 뜻밖에도 움직이는 두 번째 빛의 점을 발견했습니다. 이는 역사상 두 번째로 확인된 소행성이었으며, 한동안은 행성으로 헤아려지기도 했습니다.

올베르스는 지혜의 그리스 여신 팔라스 아테나의 이름을 따서 명명했는데, 팔라스의 여러 특성이 하나의 도전 과제처럼 읽힌다는 점에서 잘 어울리는 이름이었습니다. 비슷한 궤도를 공유하는 두 개의 상당한 크기 천체가 발견되었다는 사실은 올베르스로 하여금 이들이 산산조각 난 행성의 파편이라는 가설을 제기하게 했고, 이는 현대 소행성대 연구의 씨앗이 되었습니다. 비록 오늘날에는 소행성대가 애초에 행성으로 뭉치지 못한 물질로 이해되고 있지만 말입니다.

가파르게 기울어진 이심 궤도

팔라스는 평균 약 2.77천문단위 거리에서 4.6년마다 태양을 한 바퀴 돌며, 이는 세레스 근처의 소행성대 중간 지역에 위치함을 의미합니다. 그 궤도를 남다르게 만드는 것은 가파른 경사입니다. 팔라스의 궤도는 태양계 평면에 대해 약 34.8도 기울어져 있는데, 이는 다른 어떤 대형 소행성보다도 훨씬 큰 값입니다. 게다가 뚜렷하게 늘어나 있어, 이심률이 명왕성과 비슷한 약 0.23에 달합니다.

이러한 기하학적 구조 때문에 팔라스는 쉬운 목표물이 되지 못합니다. 소행성대 주 평면 위아래로 크게 오르내리기 때문에, 우주선을 팔라스의 움직임에 맞추려면 더 평평하고 둥근 궤도를 도는 천체를 방문하는 것보다 훨씬 많은 연료가 필요합니다. 팔라스는 지금까지 어떤 탐사선도 도달한 적 없는 대형 소행성입니다.

골프공 소행성

2020년, 미카엘 마르세와 피에르 베르나자가 이끄는 연구팀이 칠레에 있는 유럽남방천문대 초대형 망원경(VLT)의 SPHERE 장비를 이용해 지금까지 중 가장 선명한 팔라스 영상을 촬영했습니다. 드러난 표면은 극도로 두들겨 맞은 모습이었습니다. 폭 약 30km가 넘는 분화구만 최소 36개가 빽빽하게 흩어져 있어, 연구진은 이를 골프공에 비유했습니다. 적도 부근에는 폭 약 400km에 이르는 거대한 충돌 분지가 표면에 상처를 남기고 있으며, 남반구에서는 소금 퇴적물일 가능성이 있는 유독 밝은 반점이 눈에 띕니다.

그 원인으로 유력한 것은 팔라스 자신의 궤도입니다. 소행성대를 가파른 각도로 가로지르기 때문에, 팔라스는 세레스나 베스타처럼 평평한 궤도를 도는 거대 천체들보다 두세 배 더 자주, 더 빠른 속도로 다른 소행성들과 충돌합니다. 수십억 년에 걸친 이 격렬하고 고에너지의 충돌은 팔라스를 두 이웃 천체 어느 쪽보다도 더 심하게 분화구로 뒤덮이게 만들었습니다.

물에 의해 변성된 원시 세계

팔라스는 어둡고 탄소가 풍부한 천체로, 반사율이 낮은 B형 소행성입니다. 즉 도달하는 햇빛 중 아주 작은 일부만을 되반사한다는 뜻입니다. 그 구성은 레나초 낙하 운석으로 대표되는 희귀한 운석 부류인 CR 탄소질 콘드라이트와 밀접하게 관련된 것으로 보이며, 이는 태양계에서 가장 오래되고 가장 덜 가공된 물질 일부를 보존하고 있습니다.

결정적으로, 그 물질은 어린 천체 내부에서 방사성 붕괴로 인한 열이 암석과 얼음 사이의 화학 반응을 일으킬 수 있었던 초기 역사에서 액체 물에 의해 변성된 흔적을 보여줍니다. 따라서 팔라스를 연구하는 것은 행성들이 아직 형성을 마치지 않았던 시절, 태양계 유아기의 한 장(章)을 읽어내는 방법입니다.

자신만의 파편 가족

팔라스는 홀로 여행하지 않습니다. 팔라스가 견뎌온 고속 충돌들은 파편 무리를 떼어냈고, 비슷하게 기울어진 궤도를 도는 작은 소행성들의 무리가 오늘날 팔라스 충돌 가족을 이루고 있습니다. 이는 팔라스 대부분을 온전히 남겨둔 채 분화구를 파낸 충격들의 잔해입니다. 이 파편들은 모체와 같은 어둡고 탄소질인 구성을 공유하고 있어, 이 가족은 하나의 천체가 우주적 시간에 걸쳐 어떻게 부서지는지를 추적하는 자연스러운 실험실이 되어줍니다.

팔라스 관측하기

팔라스는 소형 망원경이나 심지어 쌍안경만으로도 충분히 관측할 수 있는 범위 안에 있습니다. 지구가 태양과 팔라스 사이를 지나는 충(opposition) 부근에서는 보통 약 8등급으로 빛나며, 가장 유리한 근일점 부근 충 시기에는 약 6.5등급까지 밝아지는데, 이는 맨눈 관측 한계에 딱 걸쳐 있는 정도이지만 정확한 위치를 알고 있다면 어두운 관측지에서 쌍안경으로 편안하게 찾을 수 있는 대상입니다. 접안렌즈로 보면 원반이 아니라 희미한 별 같은 점으로 나타나므로, 그 즐거움은 사냥에 있습니다. 근처의 별밭을 확인해 스케치하거나 촬영한 뒤, 하루 이틀 후 다시 돌아와 위치가 이동한 점을 찾아보십시오. 고정된 별들에 대한 그 느린 이동이 바로 두 세기 전 팔라스를 올베르스에게 들켰던 것과 같은 결정적 움직임입니다.