토성의 위성 타이탄과 지구

타이탄. 출처 -NASA

토성의 위성 타이탄과 지구

타이탄의 발견 및 물리적 특성

타이탄은 행성 중에서 가장 큰 위성중 하나로 목성의 가니메데 이후로 가장 크며, 일부 작은 행성보다도 큽니다. 최초의 발견은 네델란드의 천문학자 크리스티안 하위헌스가 1655년에 발견했습니다.

타이탄의 지름은 약 5,150km로 지구의 반경보다 약 50% 크며, 표면 중력은 지구의 약 14%입니다. 타이탄은 주로 얼음과 암석으로 이루어져 있으며, 밀도는 약 1.88 g/cm3입니다.

타이탄의 대기 및 기후

대기

타이탄의 대기는 주로 질소로 구성되어 있으며, 이는 지구 대기와 매우 유사한 특성입니다. 그러나 타이탄의 대기에는 또한 메탄이 포함되어 있어 그 결과로써 복잡한 화학적 반응을 통해 다양한 유기 화합물을 형성합니다. 타이탄의 대기는 아세틸렌, 에탄, 프로판, 사이오아세틸렌 등 다양한 가스를 포함하고 있습니다.

기후

타이탄의 기후는 극도로 차가워서 메탄이 액체 상태로 유지되며, 메탄 강과 호수가 형성되어 있습니다. 타이탄의 평균 표면 온도는 약 -179도로 지구보다 훨씬 차갑습니다. 이러한 환경에서는 메탄이 구름을 형성하고, 비로 내리며, 지표면의 강과 호수를 채우는 '메탄순환'이 발생합니다. 이것은 지구에서의 수증기 순환과 매우 유사한 형태를 띠고 있습니다.

카시니-하위헌스. 출처-NASA

타이탄의 지형과 호수 및 바다

타이탄의 지형은 다양하며, 고원, 산맥, 화산, 강, 호수, 바다 등 다양한 특징을 보이며 타이탄의 대부분 지역은 낮은 해발고돌르 가진 평지이지만, 일부 지역에서는 높은 산맥이 존재하기도 합니다.

타이탄의 가장 큰 특징중 하나는 액체 메탄과 에탄으로 가득 찬 호수와 바다입니다. 이들은 타이탄의 극지방에 주로 위치해 있으며 이중 가장 큰 것은 크라켄 메어(Kraen Mare)입니다. 이 바다는 타이탄의 북극 근처에 위치해 있으며, 면적은 약 500,000㎢로 지구의 카스피애보다 더 크며 타이탄 표면 액체의 80%를 차지하고 있다고 합니다. 이 바다는 주로 메탄으로 이루어져 있지만 에탄과 질소도 함유되어 있습니다.

생명체 존재 여부와 탐사

생명체 존재 여부

타이탄에서의 생명 가능성에 대해선 여전히 논란 중입니다. 타이탄의 대기와 지면에서는 다양한 유기 화합물이 발견되었는데, 이 유기 화합물들은 생명체가 생명을 유지하고 진화하는데 필요한 기본 성분입니다. 그러나 타이탄의 극도로 낮은 온도와 메탄 기반의 화학적 환경은 지구에서 존재하는 생명체에게는 매우 적대적인 환경으로 만약 타이탄에 생명체가 존재한다면 지구와는 다른 생명체가 존재할 것이라는 추측을 하고 있습니다. 

드래건플라이(Dragon fly). 출처-NASA

탐사

타이탄 탐사에 대해서는 많은 노력이 진행되고 있습니다. 가장 유명한 탐사는 카시니-하위헌스 임무로, 이 임무는 2004년부터 2017년까지 수행되었습니다. 하위헌스 탐사선은 타이탄의 표면에 착륙하여 직접 데이터를 수집하고 사진을 찍는 등

타이탄의 지형, 대기, 구름 등에 대한 중요한 정보를 제공하였습니다.

또한 NASA는 드래건플라이(Dragon fly)라는 이름의 새로운 탐사 임무를 계획하고 있습니다. 이 임무는 2027년에 발사되어 2034년에 타이탄에 도착할 예정이며, 이 임무에서는 드론을 이용하여 타이탄의 복잡한 유기 화학물과 생명체 존재 가능성을 비롯한 타이탄의 표면 전체를 탐사할 계획을 가지고 있습니다.

참고로  카시니-하위헌스가 지구를 출발하여 토성 궤도에 도착하기까지 걸린 시간은 약 7년(1997~2004)입니다.

타이탄과 지구의 유사점

대기

타이탄은 태양계에서 대기가 풍부한 유일한 위성입니다. 대기는 주로 지구와 마찬가지로 질소로 구성되어 있으며 이 대기는 온실 효과를 일으켜 타이탄의 온도를 조절하는 데 도움이 되기도 합니다. 

액체와 수문 순환

타이탄은 태양계에서 호수와 강의 형태로 표면에 액체가 있는 것으로 알려져 있지만 지구와 달리 물로 구성되어 구성되어 있지 않고 탄화수소, 주로 메탄과 에탄으로 구성되어 있습니다. 타이탄은 지구의 물 순환과 유사한 메탄 순환을 가지고 있으며, 메탄이 증발하여 구름을 형성하고 비가 되어 내립니다. 

표면 특징

타이탄의 표면에는 모래언덕, 산, 계곡, 화산 등 지구와 유사한 많은 지형이 있습니다. 이것은 메탄 순환으로 인한 풍화 및 침식 때문입니다.

타이탄 표면.출처 -NASA

차이점

대기 구성

지구와 타이탄은 모두 칠 소가 지배적인 대기를 가지고 있지만 타이탄의 대기에는 상당한 양의 메탄(약 5%)과 매우 적은 양의 산소가 포함되어 있는 반면 지구의 대기에는 약 21% 의 산소와 미량의 메탄이 포함되어 있습니다. 이러한 차이는 두 천체의 환경과 생명체 존재 여부에도 영향을 미칩니다.

온도

타이탄은 지구보다 훨씬 춥습니다. 표면 온도는 평균 -179도로 경험할 수 있는 어떤 온도보다 훨씬 춥습니다.

크기 및 중력

타이탄은 지구보다 작고 반지름은 지구의 절반 정도입니다. 이것은 그 중력이 지구보다 훨씬 약한 1/7 정도 수준임을 의미합니다. 

표면액체

지구에는 액체 상태의 물이 표면에 존재하며 생명을 유지하지만 타이탄에서 표면 액체는 물이 아닌 메탄과 에탄입니다. 이러한 탄화수소 호수와 바다는 타이탄의 표면 온도가 너무 낮아 메탄과 에탄이 액체 형태로 존재할 수 있습니다.

표면 특징

타이탄은 지구와 유사한 표면을 가지고 있지만 녹은 암석 대신 지하 100km 아래에서 물과 암모니아의 용암을 방출하는 화산인 저온화산이 있습니다. 저온 화산이란 지표면 아래에 물, 메탄, 암모니아 등이 뒤섞여 액체 상태로 흐르다가 지각의 갈라진 틈을 통해서 마치 화산처럼 분출되는 현상을 말합니다.

자기장 

지구와 달리 타이탄에는 자체 자기장이 없습니다. 그러나 토성의 자지장과 상호 작용하기 때문에 유도 자기장을 가지고 있습니다.

햇빛

타이탄은 지구보다 태양에서 약 10배 더 멀리 떨어져 있기 때문에 지구가 받는 햇빛의 약 1%만 받습니다. 또한 타이탄의 두껍고 흐릿한 대기는 햇빛을 산란시켜 표면을 매우 어둡게 만듭니다.