안쪽 위성 포보스는 4천만년 이내 화성과 충돌 운명 바깥쪽 데이모스는 지구의 달처럼 화성서 점점 이탈
화성은 포보스와 데이모스 등 두 개의 위성(달)을 갖고 있다.
포보스는 지름이 22㎞로 지구 달의 160분의 1밖에 안 되며, 이보다 더 작은 데이모스는 지름이 12㎞밖에 불과하다.
이 두 위성은 지구의 달이 공처럼 둥근 것과는 달리 마치 감자처럼 울퉁불퉁하다.
달보다는 화성의 중력에 붙잡혀있는 소행성처럼 보이지만 적도면을 원에 가깝게 도는 공전 궤도를 갖고 있어 그렇게 볼 수도 없다고 한다.
이 때문에 두 위성이 대체 어떻게 생기게 된 것인지가 미스터리가 돼왔는데 원래 화성을 돌던 더 큰 위성의 잔해라는 새로운 가설이 제시됐다.
스위스 취리히 연방공과대학(ETH 취리히)에 따르면 이 대학 지구물리학 연구소의 박사과정 대학원생 아미르호세인 바게리가 이끄는 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 약 10억~27억 년 전에 화성 근처에 있던 위성이 다른 천체와 부딪혀 쪼개지면서 남게 된 것이 포보스와 데이모스라는 연구 결과를 과학저널 '네이처 천문학'(Nature Astronomy)을 통해 내놓았다.
연구팀은 화성과 두 위성 간에 작용하는 기조력(tidal force)과 화성 지질탐사선 '인사이트'(InSight)호의 지진계를 통해 확보한 화성 내부 구조, 두 위성의 다공성 물질 등에 관한 자료를 활용했다.
포보스와 데이모스는 화성 탐사선이 촬영하고 측정한 자료에 따르면 밀도가 1㎤당 2g이 채 안 돼 지구의 평균 밀도 5.5g보다 훨씬 낮은 것으로 알려져 있다.
연구팀은 이런 최신 자료를 토대로 두 위성의 과거 궤도를 추적하는 시뮬레이션을 수백 차례에 걸쳐 진행했으며, 약 10억~27억 년 사이에 두 위성의 궤도가 교차하는 것을 확인했다.
이는 두 위성이 같은 장소에 있었으며 기원이 같다는 것을 의미하는 것이라고 연구팀은 설명했다.
바게리는 "(두 위성이 생성된) 정확한 시점은 두 위성의 물리적 성질에 달려 있다"면서 오는 2024년에 발사될 일본의 화성 위성 탐사선이 포보스의 암석 시료를 채집해 지구로 가져오면 더 정확하게 생성 시점을 알 수 있을 것이라고 했다.
연구팀은 또 원래 있던 화성의 달이 약 7시간39분 주기로 도는 포보스보다는 더 바깥쪽에 있었던 것으로 분석했다.
포보스가 화성의 기조력으로 행성 쪽으로 더 끌려 들어왔으며 이런 과정은 지금도 진행 중인 것으로 설명했다.
연구팀은 시뮬레이션에서 데이모스는 달이 지구에서 서서히 멀어지듯이 아주 느리게 더 바깥쪽으로 이동하고, 포보스는 반대로 안쪽으로 더 들어서면서 4천만 년 이내에 화성과 충돌하거나 그 전에 갈가리 찢겨나가는 것으로 나타났다고 밝혔다.
