베스타

베스타(Vesta)는 소행성대에서 두 번째로 질량이 큰 천체이며, 우리 하늘에서 단연 가장 밝은 소행성입니다. 정기적으로 약 5.1등급에 도달해, 진짜로 어두운 관측지에서는 맨눈으로도 어렴풋이 볼 수 있을 만큼 밝습니다. 1807년에 발견된 베스타는 지름이 약 525km에 불과하지만, 소행성대 전체 질량의 약 9%를 차지할 만큼 무겁습니다. 이 천체를 암석질 이웃들과 구별짓는 것은, 베스타가 헐거운 잔해 더미가 아니라 진짜 축소판 세계라는 점입니다. 철심, 암석질 맨틀, 그리고 고대 화산 지각을 가진 분화된 천체로, 전형적인 소행성보다는 발육이 멈춘 행성에 더 가깝습니다.

이러한 행성 같은 내부 구조에, 잔해를 지구까지 날려 보낸 남극의 거대한 충돌 흔적까지 더해져, NASA는 이온 추진 탐사선 던(Dawn)을 1년 넘게 베스타 궤도에 머물게 했습니다. 200년 동안 알려져 온 한낱 빛의 점을, 지도가 그려지고 지질학적으로 이해된 세계로 바꾸어 놓은 것입니다.

발견과 명명

베스타는 지금까지 발견된 네 번째 소행성으로, 1807년 3월 29일 독일의 의사이자 천문학자 하인리히 빌헬름 올베르스가 발견했습니다. 그는 몇 년 전 팔라스를 발견했던 바로 그 관측자입니다. 올베르스는 궤도 계산을 통해 이 천체를 다시 찾아낼 수 있게 해준 수학자 카를 프리드리히 가우스에게 명명의 영예를 주었습니다. 가우스는 가정과 화로의 로마 처녀 여신인 베스타를 선택했습니다. 네 번째로 목록화된 소행성으로서 베스타는 4 Vesta라는 정식 명칭을 갖습니다.

그 후 거의 200년 동안 베스타는 단지 하나의 점에 불과했으며, 주로 우리 하늘에서 가장 밝은 소행성이라는 점에서 주목받았습니다. 유리한 충(opposition) 시기에는 어두운 관측지에서 망원경 없이도 어렴풋이 볼 수 있을 만큼 밝습니다.

단순한 바위가 아닌 원시행성

대부분의 소행성은 분화되지 않은, 화학적으로 균질한 덩어리 혹은 잔해 더미입니다. 베스타는 다릅니다. 태양계 역사 초기에, 단명한 방사성 동위원소에서 나온 열이 그 내부를 녹여, 밀도 높은 금속이 중심으로 가라앉고 가벼운 암석이 위로 떠오르게 했습니다. 그 결과 만들어진 것은 반지름 약 105~110km의 철-니켈 금속 핵, 규산염 맨틀, 그리고 굳어진 현무암질 지각으로 이루어진 층상 구조의 세계로, 지구형 행성들과 같은 삼중 구조를 축소판으로 갖추고 있습니다.

인근 목성의 성장이 소행성대의 물질을 고갈시키기 전에 이미 그 행성 형성 경로를 걷기 시작했기 때문에, 베스타는 흔히 살아남은 원시행성이라고 불립니다. 지구 같은 세계들이 조립되어 나온 재료의 얼어붙은 스냅사진인 셈입니다.

레아실비아 분지와 그 우뚝 솟은 봉우리

베스타의 가장 극적인 특징은 남극에 숨겨져 있습니다. 그곳에서는 약 10억 년 전 일어난 충돌이 레아실비아(Rheasilvia)라는, 폭이 약 500km로 베스타 자체 지름에 거의 맞먹는 깊이 약 19km의 분화구를 파냈습니다. 그 충격이 얼마나 격렬했던지 이 작은 세계를 약간 납작하게 만들었고, 분지 중심에는 분화구 바닥에서 약 22km 솟아오른 반동 봉우리를 남겼는데, 이는 태양계 어디에서든 가장 높은 산들과 견줄 만합니다.

레아실비아는 베네네이아(Veneneia)라는, 약 400km에 이르는 더 오래된 분지와 겹쳐 있으며, 두 충돌은 마치 견과류에 새겨진 홈처럼 베스타의 적도를 두르는 일련의 깊은 골짜기를 새겨 놓았습니다. 이 두 충돌은 함께 베스타 지각의 상당 부분을 우주로 날려 보냈습니다.

지구에 도착한 베스타의 조각들

그 튕겨 나간 잔해는 단순히 흩어지지 않았습니다. 그중 상당수는 베스타에서 뻗어 나온 V형 소행성 무리인 베스토이드(Vestoids)로 살아남았고, 일부는 결국 지구에 도달했습니다. 하워다이트, 유크라이트, 디오게나이트(통칭 HED 운석)라는 운석 부류 전체가 베스타의 표면 광물 구성과 매우 밀접하게 일치해서, 던 임무는 이 소행성이 이들의 모체임을 확인했습니다. 일부 추산에 따르면 지구에서 회수되는 운석 약 16개 중 하나는 베스타의 조각입니다.

이는 베스타를 과학적으로 유난히 값진 존재로 만듭니다. 태양계 천체 중 궤도에서 관측하는 동시에 실제 조각을 실험실에서 직접 다룰 수 있는 극소수의 천체 중 하나이기 때문입니다.

던 임무

2007년에 발사된 NASA의 던 탐사선은 2011년 7월 16일 베스타 궤도에 진입해 2012년 9월 5일까지 이를 연구했고, 이후 이온 엔진을 점화해 왜소행성 세레스로 향했습니다. 그 14개월 동안 던은 베스타의 분화구로 뒤덮인 표면을 지도화하고, 중력장을 측정해 숨겨진 핵을 조사했으며, 그 조성을 확정지어 운석과의 연관성을 결정적으로 입증했습니다.

던은 상처투성이이면서도 다채로운 표면을 드러냈습니다. 적도 바로 북쪽에 있는 마르시아, 칼푸르니아, 미누키아라는 이름의 세 분화구가 이어진 '눈사람' 지형, 묻혀 있던 물질과 외부에서 유입된 물질을 암시하는 밝고 어두운 반점들, 그리고 허블 영상으로만 그 규모를 짐작할 수 있었던 거대한 남쪽 분지가 그것입니다. 이로써 베스타는 궤도 탐사를 받고 종합적으로 지도화된 소행성대 최초의 천체가 되었습니다.

궤도와 소행성대에서의 위치

베스타는 소행성대 안쪽 지역에서 평균 약 2.36천문단위 거리를 두고 태양을 공전하며, 한 바퀴를 도는 데 약 1,325일, 즉 약 3.6지구년이 걸립니다. 크기에 비해 빠르게 자전하여 5.3시간마다 한 바퀴를 도는데, 이는 베스타에서의 하루가 지구의 근무 시간 오전 한나절도 채 지나지 않아 끝난다는 뜻입니다. 소행성대에서 상대적으로 따뜻한 안쪽 영역에 위치한다는 점과 밝고 반사율 높은 현무암질 지각은, 우리 관측 지점에서 베스타가 다른 모든 소행성보다 밝게 빛나는 이유의 일부입니다.

베스타를 찾는 방법

베스타는 눈으로 직접 찾아볼 가치가 충분한 유일한 소행성입니다. 지구가 태양과 베스타 사이를 지나는 충(opposition) 부근에서는 약 5~6등급에 이를 수 있어, 진짜로 어두운 시골 하늘 아래에서는 맨눈 관측 한계선에 걸쳐 있고, 거의 어디서든 평범한 쌍안경으로도 쉽게 찾을 수 있는 대상이 됩니다. 쌍안경으로 보면 반짝이지 않는 희미한 별처럼 보일 뿐입니다. 이를 확인하는 요령은 인내심입니다. 이틀 연속으로 밤하늘의 별밭을 스케치하거나 촬영해 보면, 위치가 이동한 '별'이 바로 베스타이며, 태양을 공전하면서 고정된 배경별들에 대해 서서히 이동하고 있는 것입니다.