이석원 기자
금성을 탐사할 미항공우주국 나사(NASA) 다빈치(DAVINCI) 미션은 2029년 발사 예정이다. 금성이 작열지옥이 된 경위나 한때 거주 가능성에 대해 해명할지 모를 이 미션에 대한 자세한 내용을 기록한 논문이 발표됐다.
행성과학저널(The Planetary Science Journal)에 게재된 최신 논문에 따르면 다빈치 탐사기는 금성에 도착한 뒤 1시간에 걸쳐 대기 중 가스를 캡처하며 금성 지표로 내려간다. 비행하는 화학 실험실 같은 기능을 완수하게 설계되어 있어 내장 관측 기기로 금성 대기나 기온, 기압, 풍속을 분석하며 낙하하면서 촬영도 해나간다.
다빈치(Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging)는 현재 예정된 금성 미션 3개 중 하나다. 나사 입장에선 1989년 발사해 1994년 과학 운용을 마친 마젤란 탐사기 이후 미션이다.
금성을 이해하는 건 지구에 대한 이해에 도움이 될 수 있다. 크기나 질량, 밀도가 비슷한 금성과 지구는 같은 성립 조건을 갖췄을지 모른다. 하지만 현재 금성 기온은 471도(화씨 880도)에 달해 두껍고 이산화탄소를 주성분으로 하는 대기가 지구 온실가스처럼 열을 가두고 있다. 소름 끼치고 거친 경관도 자랑하고 있다. 이런 거친 상태로 발전시킬 뭔가가 초기 금성에 일어나 버렸기 때문에 지구와는 크게 다른 환경이 되어버렸을지 모른다.
전문가는 금성 대기에는 초기 조성과 시간을 거쳐 어떻게 발전했는지 포함해 행성 모든 면을 이해하는 화학적 단서가 있다고 말한다. 다빈치는 금성에 한때 정말 액체 물로 만들어진 바다가 있었는지 만일 그렇다면 언제 바다를 잃었는지 알 필요가 있다는 것이다.
금성에 바다가 있었는지 명확하게 하기 위해 다빈치는 금성으로 6,100만km를 여행한다. 먼저 플라이바리를 2회 실시하지만 1회는 발사부터 6.5개월 뒤 실시한다. 이런 플라이바이 기간 중 탐사기는 금성 구름을 분석하고 금성 주간에 흡수되는 자외선량, 금성 야면에서 방출되는 열량도 측정한다.
발사 2년 뒤에는 다빈치 탐사기 디센트 스피어(Descent Sphere)가 모든 가스를 채취하면서 지표를 목표로 하강한다. 지표면에 접근하면서 기온과 기압이 높아지는 가운데 1m 프로브는 1시간에 걸쳐 강하 시퀀스를 한다.
아무래도 금성 대기는 55km 정도로 비교적 온화한 것 같지만 지표에 접근하면서 급격하게 뜨겁고 밀도가 높아져 가는 것으로 보인다. 농황산 구름은 말할 필요도 없지만 다행스럽게도 이는 47km까지 고도가 떨어지면 사라지는 경향이 있다.
디센트 스피어에는 금성 대기 화학 조성과 환경을 관찰하고 분석하는 5개 관측 장비가 탑재되어 있다. 이런 툴은 층상이 된 대기 상세를 밝혀줄 것으로 기대되고 있다. 강하 프로브는 고도 120km에 이르면 금성 상층 대기와 관련되기 시작해 지상 67km로 히트실드를 투기하고 지표에서 3만 500m 금성 내 두꺼운 구름을 빠져나가면 바로 사진 수백 장을 촬영한다. 금성은 구름으로 덮여 있기 때문에 지표 모습은 보이지 않기 때문에 촬영한 화상은 사상 첫 광경을 가져올 것으로 기대된다.
디센트 스피어 프로브는 그멍 지표를 촬영하는 것 외에 대기 샘플 채취도 실시한다. 다빈치 프로브 압력 용기 외부에는 작은 흡입구가 갖춰져 다양한 고도 대기 샘플이 우주 탐사기 내에 모이게 된다.
탐사기는 착륙 전에는 40km/h 이하가 된다. 연구팀에 따르면 대기권 돌입을 살아남을 수 있으면 알파 레지오라는 지역에 착륙한다고 한다. 이상적인 상태라면 탐사기는 착륙에 성공한 뒤 17∼18분간 동작하지만 소중한 데이터는 모두 대기권을 강하할 때 이미 수집되어 있기 때문에 금성에서 가동은 요구되지 않는다.
현재 금성은 생명에 이상적인 환경이라고는 할 수 없지만 과학자는 행성이 한때 거주 가능했는지 여부를 조사하려 한다. 2020년 9월 한 연구팀이 금성 대기에 포스핀이라고 생각되는 게 검출됐기 때문에 금성 구름 속에 생명 흔적이 존재할 가능성을 주장하기도 한다. 포스핀은 지구에서 생명 존재를 나타내는 가스로 보여진다. 하지만 이 주장에는 회의적 견해도 있었다. 금성이 과거 거주 가능했는지 여부는 한때 액체 물에 의한 바다가 존재했는지 아니면 단순히 두꺼운 대기가 수증기로 가득 찼는지 여부에 따라 달라진다.
다빈치 프로브는 대기 중 다양한 기체 비율을 계측해 이 의문에 답할 것이다. 이런 측정치가 이번에 과학자의 기후와 내부 진화 모델 중 어떤 게 맞는지 또 금성이 정말 거주 가능했을지를 포함한 행성사를 이해하는데 도움이 될 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
