금성

금성은 태양으로부터 두 번째 행성이며, 거의 모든 물리적 척도에서 지구의 쌍둥이에 가깝다. 반지름은 6,051.8km로 지구의 6,371km에 근접하고, 질량은 4.87 × 10²⁴kg로 지구의 5.97 × 10²⁴kg에 근접해 크기와 질량 모두 몇 퍼센트밖에 차이 나지 않는다. 그러나 닮은 점은 표면에서 끝난다. 영구적인 황산 구름층 아래에는 태양계에서 가장 뜨거운 행성 표면이 자리하고 있는데, 태양에 더 가까운 수성보다도 뜨거우며, 우리가 아는 가장 극단적인 온실 효과에 의해 섭씨 465도 부근으로 유지된다.

금성은 초강력함과 뒤바뀜으로 가득한 세계다. 금성은 거꾸로 자전하며, 그 속도가 너무 느려서 한 바퀴 자전하는 데 지구일로 243일이 걸리는데, 이는 224.7일인 공전 주기보다도 길다. 대기는 96.5%가 이산화탄소이며 지표면을 지구 해수면 기압의 약 92배에 달하는 압력으로 짓누른다. 원재료 면에서 우리 행성과 이토록 닮은 행성이 이렇게까지 다르게 될 수 있다는 사실을 태양계에서 가장 선명하게 보여 주는 교훈이 바로 금성이다.

짓누르고 익히는 대기

금성은 거의 순수한 이산화탄소로 이루어진 짙은 대기에 감싸여 있으며, 질소가 몇 퍼센트, 그리고 나머지는 극미량씩 섞여 있다. 지표면의 기압은 지구의 약 92배에 달하는데, 이는 바닷속 약 900m 깊이에서 느낄 법한 힘이다. 이렇게 두꺼운 이산화탄소 담요는 열을 무자비할 만큼 효율적으로 가둔다. 지표 온도는 납을 녹일 만큼 뜨거운 섭씨 465도 부근에 머물며, 극지방과 적도, 낮과 밤 사이에 거의 차이 없이 거의 어디서나 비슷하게 타는 듯한 온도를 유지한다.

구름은 물이 아니라 농축된 황산으로 이루어져 있으며, 두께가 수십 km에 달해 보통의 카메라로는 표면을 전혀 볼 수 없다. 구름 밑면에서 산성비 방울이 떨어지지만 지표에 닿기 훨씬 전에 열기 속에서 증발해 버리는데, 이를 '버가(virga)'라 부른다. 저 높은 곳에서는 구름 꼭대기가 지구일로 겨우 나흘 만에 행성을 한 바퀴 도는데, 시속 약 360km에 이르는 것으로 측정된 바람이 그 동력이다. 이러한 '초회전' 현상은 대기가 그 아래 느리게 도는 행성 자체보다 훨씬 빠르게 회전하게 만든다.

폭주하는 온실 효과

금성은 폭주 온실 효과의 교과서적 사례다. 지구보다 태양에 가까이 자리한 금성은 초기에 추가로 받은 햇빛으로 인해 바다가 있었다면 모두 증발했을 것으로 보인다. 수증기 자체가 강력한 온실가스이기 때문에, 온난화가 더 많은 증발을 부르고 이것이 다시 온난화를 부르는 되먹임 고리가 이어지다가 결국 물은 완전히 사라졌고, 대기 상층에서 햇빛에 의해 쪼개진 뒤 우주로 소실되었다. 남은 것은 붙잡아 둘 곳이 없어진 이산화탄소였고, 온도는 오늘날의 수준까지 치솟았다.

여기에 더해 금성은 이를 막아 줄 전 지구적 자기장이 없어서 상층 대기가 태양풍에 그대로 노출되어 있다. 금성이 정확히 어떻게, 언제 지구와 갈라지게 되었는지를 이해하는 것은 비교행성학의 핵심 질문 중 하나인데, 이는 우리 행성뿐 아니라 다른 별을 도는 지구 크기 행성들의 기후를 판단하는 데도 직접적으로 연관되기 때문이다.

젊고 화산 활동이 활발한 표면

1990년부터 1994년까지 NASA의 마젤란 궤도선이 레이더로 금성을 지도화하며 처음으로 구름을 꿰뚫어 본 결과, 화산 활동이 지배하는 표면이 드러났다. 행성의 약 80%는 매끄러운 화산 평원이며, 그 위에는 지름이 1,000km를 넘는 것도 있는 수백 개의 '코로나'가 점점이 박혀 있다. 이는 뜨거운 맨틀 물질이 위로 솟구쳐 형성된 원형의 구조-화산 지형이다. 평원 위로는 두 개의 고지대 '대륙'이 솟아 있는데, 북쪽의 이슈타르 테라는 오스트레일리아만 한 크기이고, 적도 부근의 더 큰 아프로디테 테라가 있다.

이슈타르 테라에는 금성에서 가장 높은 지점인 맥스웰 몬테스가 자리하고 있는데, 그 정상은 평균 표면보다 약 11km 높아 히말라야산맥에 견줄 만한 규모다. 놀랍게도 금성에는 충돌구가 매우 적으며, 그마저도 고르게 흩어져 있고 비교적 신선해 보인다. 이는 몇억 년 전 행성 전체를 뒤덮은 재표면화 사건이 이전의 충돌구 기록을 지워 버렸음을 시사하며, 최근 마젤란 자료를 재분석한 결과 일부 화산이 오늘날에도 여전히 활동 중일 가능성이 제기되었다.

공전 주기보다 긴 역행 자전일

금성은 자전축을 중심으로 공전 방향, 그리고 대부분의 다른 행성들과는 반대 방향으로 자전한다. 이러한 역행 자전은 축 기울기 177.36도, 사실상 거꾸로 뒤집힌 상태로 나타난다. 그 자전 속도는 매우 느려서 지구일로 243일에 한 바퀴를 돌기 때문에, 금성의 항성일은 실제로 224.7일인 공전 주기보다도 길다. 여기에 공전 운동까지 결합하면, 한 번의 일출부터 다음 일출까지의 간격은 지구일로 약 117일에 이른다. 표면에 서 있다면 태양이 서쪽에서 떠서 동쪽으로 지는 것을 보게 될 것이다.

금성이 왜 거꾸로 도는지는 여전히 논쟁거리다. 초기 역사에서 있었던 거대한 충돌이 행성을 뒤집었거나 회전 방향을 역전시켰을 수 있다는 설명이 있는가 하면, 유력한 대안 가설로는 거대한 대기에 작용하는 강한 태양 조석력이 수십억 년에 걸쳐 원래 지구와 비슷했던 자전을 서서히 늦추고 뒤집었다는 설도 있다.

한 세기에 걸친 탐사

금성은 1962년 NASA의 마리너 2호가 근접비행하며 우주선이 방문한 최초의 행성이 되었다. 이후 소련의 베네라 계획은 1960년대부터 70년대, 80년대에 걸쳐 다른 행성 최초의 연착륙, 그리고 금성 표면에서 찍은 최초의 사진 등 일련의 기록을 세웠다. 이때 사용된 카메라들은 짓누르는 열기와 압력 속에서 겨우 몇 분에서 한 시간 정도만 버티고 고장 났다. 이후 NASA의 마젤란이 1989년 발사되어 전 지구적 규모의 레이더 지도를 완성했다. 더 최근에는 2010년 발사된 일본의 아카츠키 궤도선이 2015년 궤도에 진입해 대기와 초회전 바람을 연구하고 있다.

오랜 공백 끝에 금성은 다시 우선순위로 떠올랐다. 2020년 구름 속에서 포스핀이 발견되었다는 보고서 — 생명의 가능성을 시사하는, 다만 격렬한 논쟁의 대상이 된 화학적 단서 — 가 관심을 되살리는 데 일조했고, 여기에 압력과 온도가 지구와 비슷해지는 고도 약 50km 부근의 온화한 구름층이 이론상 미생물을 품을 수도 있다는 오래된 제안도 힘을 보탰다. 현재 2030년대 초 발사를 목표로 세 개의 주요 임무가 준비되고 있다. 대기를 뚫고 탐사선을 낙하시킬 NASA의 다빈치, 그리고 레이더 지도 제작을 담당할 NASA의 베리타스와 ESA의 인비전이다.

오늘 밤 금성 관측하는 법

금성은 찾기 가장 쉬운 행성이며, 태양과 달 다음으로 하늘에서 세 번째로 밝은 천체다. 워낙 밝아서 희미한 그림자를 드리울 정도이고, 위치를 알면 대낮에도 눈으로 확인할 수 있다. 우리보다 태양에 더 가까운 궤도를 돌기 때문에 태양에서 멀리 벗어나는 법이 없으며, 일몰 후에는 서쪽 하늘에, 일출 전에는 동쪽 하늘에 나타난다. 이 때문에 '개밥바라기(저녁별)'와 '샛별(새벽별)'이라는 옛 이름을 얻었다. 소형 망원경으로만 보아도 금성은 달처럼 또렷한 위상 변화를 보이며 태양 주위를 돌면서 차고 기운다. 고반사율의 구름 덕분에 이토록 찬란하게 빛나는 것이다. 금성의 가장 희귀한 모습은 태양면을 가로지르는 '태양면 통과'로, 8년 간격으로 쌍을 이루어 나타난 뒤 그다음은 한 세기 넘게 다시 오지 않는다. 가장 최근은 2004년과 2012년이었으며, 다음은 2117년 12월이 되어야 볼 수 있다.