화성에도 과거에는 토성같은 고리가?

화성은 지구에서 7,500만km 떨어진 곳에 위치하고 있다. 위성인 데이모스는 조금 부자연스러운 궤도를 그리는 것으로 알려져 있지만 최근 연구로 이유가 밝혀졌다. 화성 주위에는 토성처럼 고리가 있었다는 가설이 단번에 현실성을 띠게 됐다는 것.

화성에는 포보스와 데이모스라는 위성 2개가 있다. 모두 외형은 감자처럼 울퉁불퉁하다. 또 화성 적도면을 따라 원형 궤도를 그리는 특이한 형제 위성이기도 하다. 데이모스가 포보스보다 바깥쪽을 돌고 있는데 사실 데이모스의 공전 궤도는 화성 적도면에 기울어져 있다.

이런 기울어진 경사에는 큰 의미가 있다. 천체물리학저널(Astrophysical Journal)에 게재한 논문에 따르면 비영리단체 SETI연구소 측은 데이모스 궤도가 화성 적도와 정확하게 일치하지 않는 사실은 중요시되지 않았고 아무도 이를 해명하려 하지 않았다고 밝히고 있다. 하지만 새로운 관점으로 보면 데이모스 궤도 경사에는 큰 비밀이 있다는 것이다.

이 비밀은 포보스와 관련이 있다. 이번 연구에선 포보스가 붕괴와 재생이라는 사이클을 반복하고 이를 화성 주위에 일시적이고 주기적으로 링을 형성했을 것으로 제시하고 있다. 이는 화성이 어떻게 달 2개를 갖게 됐는지 해명하는 과정이기도 하다. 지금까지 어떤 이론도 포보스와 데이모스가 어떻게 현재 궤도 위치에 도달했는지 해명할 수 없었다. 소행성이 화성에 왔다는 설과 물체 2개가 충돌했을 설이 있지만 이들로 위성 궤도와 데이모스가 기울어져 있는 현상을 설명할 수는 없다.

이렇게 등장한 게 주기적 문 이론이다. 실은 포보스가 천천히 화성을 향해 접근하고 7,000만년 뒤에는 화성 중력으로 포보스가 붕괴될 것으로 예측하고 있다. 그리고 붕괴된 포보스 파편이 새로운 화성판 링을 만들어낸다.

또 시간이 지나면 링을 구성하는 포보스의 파편이 다시 결집해 더 작은 새로운 포보스로 거듭난다. 물론 이런 현상이 과거에도 반복해서 일어났다는 것이다. 지난 43억년 동안 3회에서 7회 사이였다는 추정이다.

그렇다면 이는 데이모스와 어떻게 관련이 있을까. 최근 연구에 따르면 포보스가 죽음과 재생을 반복해 데이모스 궤도가 화성 적도면에서 벗어났다고 보고 있다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 포보스의 20배 가량 큰 달이 생기면 데이모스의 궤도 경사는 현저하게 영향을 받는 모습을 보였다고 한다. 이런 과정을 통해 새롭게 탄생한 달에서 생긴 링 탓에 화성에서 멀어지는 힘이 작용하고 이는 포보스 바깥쪽을 돌던 데이모스 궤도주기에도 영향을 미쳐 그 결과 데이모스가 기울어져 2도 경사가 생겼다는 것이다.

화성에서 순환하는 달 이론은 데이모스 경사를 가능하게 하는 중요한 요소라면서 새로 태어난 위성이 화성과 그 환경으로 인해 멀어진 결과라고 밝히고 이는 화성 중력 상호작용에 의한 포보스의 내향 나선과는 반대 방향이라고 설명했다. 이 같은 현상이 일어났다고 생각되는 건 지금부터 30억년 전으로 현재 포보스보다 20배나 큰 위성이었을 것으로 보이며 아마도 현재 포보스의 조부모에 해당하는 위성이 탄생했을 당시로 추정된다. 현재 존재하는 포보스는 탄생부터 2억년, 데이모스는 이미 수십억 년이 지났기 때문에 시나리오에도 합치하는 것이기도 하다.

물론 이런 결과는 어디까지나 컴퓨터 계산 모델에 의한 것일 뿐이다. 실제 탐사를 통해 포보스와 데이모스의 기원에 대해 알게 된다면 화성 달의 비밀을 풀게 될 것으로 기대된다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.