테티스

테티스는 토성의 다섯 번째로 큰 위성이자 태양계에서 가장 하얗고 깨끗한 천체 중 하나로, 토성의 얼음 위성 가족 안쪽 깊숙이 자리한 지름 약 1,060km의 거의 순수한 물 얼음 덩어리다. 밀도가 0.98g/cm³에 불과해 액체 물보다 겨우 조금 높은 수준으로, 알려진 대형 천체 중 가장 암석 성분이 적은 축에 속한다. 테티스를 쪼개어 본다면 대부분은 얼음으로 채워져 있을 것이다.

이 위성은 크기에 비해 토성계에서 가장 극적인 두 개의 흉터를 지니고 있다. 위성 자체의 깊이만큼이나 넓은 크레이터 하나와, 원둘레의 대부분을 감싸고 도는 균열 하나다. 둘 다 거의 변화하지 않은 세계에 새겨진, 격렬했던 초기 역사의 얼어붙은 기록이다.

얼음으로 이루어진 세계

테티스의 평균 반지름은 약 531km로, 대략 미국 애리조나주의 폭을 구형으로 말아 놓은 크기다. 이 위성을 특별하게 만드는 것은 그 구성 성분이다. 물의 약 0.98배에 불과한 밀도는 이 위성이 거의 전적으로 물 얼음으로 이루어져 있으며 암석은 몇 퍼센트만 섞여 있음을 뜻한다. 이는 테티스를 비슷한 크기의 천체 중 태양계에서 가장 순수한 얼음 천체 가운데 하나로 만든다.

그 얼음 성분은 표면에도 드러난다. 테티스는 신선한 눈보다도 더 많은 햇빛을 반사할 정도로 눈에 띄게 밝은데, 이는 지형이 깨끗하고 곱게 부서진 얼음으로 이루어져 있으며, 이웃한 엔셀라두스의 간헐천에서 흘러드는 희미한 '눈'에 의해 부분적으로 신선하게 유지되고 있음을 시사한다. 이 눈부신 표면 아래의 온도는 영하 187도 부근에 머무는데, 이는 물 얼음이 마치 고체 암석처럼 행동하며 크레이터와 협곡을 수십억 년 동안 온전히 유지할 만큼 낮은 온도다.

오디세우스: 산산조각 낼 뻔한 충돌

테티스의 표면은 폭 약 400km에 이르는 거대한 충돌 크레이터 오디세우스가 지배하고 있는데, 이는 위성 전체 지름의 약 5분의 2에 해당한다. 이 정도 규모의 충돌이 이렇게 작은 천체에 가해졌다면 마땅히 이를 산산조각 냈어야 하는데, 테티스가 살아남았다는 사실 자체가 이 위성이 어떻게 만들어졌는지에 대한 단서가 된다.

더 젊은 크레이터들의 날카로운 사발 모양과 달리, 오디세우스는 유난히 평평하고 얕으며, 테두리는 주저앉고 중앙 봉우리는 주변 지형 쪽으로 무너져 내려 있다. 행성과학자들은 이 부드럽고 이완된 형태를, 크레이터가 형성될 당시 위성의 얼음이 따뜻하고 유연한 상태였으며 이후 오랜 세월에 걸쳐 서서히 구형으로 되돌아갔다는 증거로 해석한다.

이타카 협곡: 위성을 휘감은 협곡

양극을 관통하는 대원을 따라 이타카 협곡이 뻗어 있는데, 이는 모체 천체의 크기 대비 태양계에서 가장 긴 협곡계 중 하나다. 폭 약 100km, 깊이 3~5km에 이르는 이 도랑은 2,000km 넘게 뻗어 있어 테티스 둘레의 약 4분의 3을 감싸고 있다. 이는 오디세우스가 다스리는 섬 왕국인 이타카에서 이름을 따온 것으로, 이 위성의 두 위대한 지형지물을 호메로스 신화 속에서 하나로 엮어낸다.

그 기원은 여전히 논쟁 중이다. 유력한 견해는 이타카 협곡이 과거 지하 바다가 완전히 얼어붙으면서 형성되었다는 것이다. 물은 얼음으로 변하면서 팽창하는데, 이 팽창이 그 위의 부서지기 쉬운 지각을 늘리고 갈라지게 했을 것이다. 더 오래된 가설은 이를 오디세우스 충돌과 직접 연관시켰지만, 크레이터 계수 결과 이타카 협곡이 오디세우스보다 더 오래되었다는 사실이 드러나 직접적인 연관성은 낮아 보인다. 어느 쪽이든, 이는 테티스의 내부가 오늘날 우리가 보는 얼어붙고 고요한 세계보다 더 활동적이었던 시대의 화석이다.

신비로운 붉은 호선

2015년 4월, 계절 변화로 마침내 북위 지역에 빛이 비치기 시작했을 때, NASA의 카시니 탐사선은 전혀 예상치 못했던 것을 촬영했다. 그렇지 않아도 창백하고 얼음처럼 하얀 표면을 가로질러 수백km에 걸쳐 뻗어 있는, 좁고 활 모양을 한 붉은빛 줄무늬 무리였다. 폭이 겨우 몇km에 불과한 이 붉은 호선들은 토성의 위성 중 어디서도 볼 수 있는 것 중 가장 특이한 색채 지형에 속한다.

그 원인은 여전히 미해결 문제로 남아 있다. 카시니 연구진은 화학적 불순물이 섞인 노출된 얼음이나, 균열을 따라 내부에서 방출된 물질을 원인으로 제시했지만, 어떤 설명도 확정되지 않았다. 이 호선들은 오랫동안 지질학적으로 죽었다고 여겨져 온 천체조차 여전히 진정한 미스터리를 품고 있을 수 있음을 일깨워 준다.

토성의 춤 속에 갇히다

테티스는 약 29만 5,000km 거리에서 1.9일마다 토성을 한 바퀴 도는데, 우리 달이 지구를 대하는 것처럼 늘 같은 면을 행성 쪽으로 향한 채 공전한다. 이 위성은 더 작은 안쪽 위성인 미마스와 경사 공명 상태에 놓여 있지만, 테티스가 훨씬 더 무겁기 때문에 주로 영향을 받는 쪽은 미마스로, 그 궤도 기울기가 커지는 반면 테티스는 거의 흔들리지 않는다.

더 흥미로운 점은 테티스가 자신의 궤도를 두 개의 작은 동반 위성과 공유하고 있다는 사실이다. 텔레스토는 앞서 달리고 칼립소는 뒤따르는데, 각각 궤도상 60도 지점에 있는 안정된 라그랑주점 근처에 자리하고 있다. 이는 목성의 트로이 소행성들을 붙잡아 두는 것과 같은 중력적 명당자리다. 테티스는 이러한 공동 궤도 '트로이' 위성을 거느린 것으로 알려진 몇 안 되는 천체 중 하나다.

발견과 탐사

테티스는 1684년 3월 21일 이탈리아 출신 프랑스 천문학자 조반니 카시니에 의해 발견되었는데, 그는 같은 날 밤 디오네도 함께 발견했으며, 자신이 찾아낸 토성의 위성들을 루이 14세 왕을 기려 '시데라 로도이케아', 즉 '루이의 별들'이라고 묶어 불렀다. 오늘날 사용하는 신화적 이름은 훗날 존 허셜이 토성의 위성들에 그리스 신화 속 티탄족과 거인족의 이름을 붙이자고 제안하면서 생겨났다. 테티스는 우라노스와 가이아의 딸인 바다의 여신 티타네스였다.

이 위성은 1980년과 1981년 보이저 1호와 2호가 이 계를 통과하며 오디세우스와 이타카 협곡의 첫 이미지를 전송할 때까지 단순한 빛의 점으로 남아 있었다. 결정적인 조사는 2004년부터 2017년까지 테티스를 반복적으로 연구한 NASA와 ESA의 카시니 궤도선에서 나왔으며, 2005년 9월 24일 1,503km 거리로 가장 근접한 표적 접근을 수행하며 오늘날 우리가 아는 세부적인 지도를 완성했다.

찾는 방법

테티스는 육안으로는 볼 수 없는 범위에 있지만, 성능 좋은 뒷마당 망원경으로는 충분히 볼 수 있다. 어두운 하늘 아래, 약 150mm(6인치) 이상의 기기를 사용하면 토성 근처, 고리와 같은 선상에 늘어선, 더 밝은 형제 위성인 디오네, 레아, 타이탄과 함께 희미한 점으로 이를 볼 수 있다. 도전 과제는 위성의 거리라기보다 토성의 눈부신 빛이다. 밝은 행성을 시야 밖으로 살짝 밀어내면 안쪽 위성들의 작은 점들을 훨씬 쉽게 찾아낼 수 있다.