지구도 삼켜버릴 소용돌이…토성 육각형 구름의 미스터리

태양계에서 유일한 토성 북극의 육각형 구름.사진=NASA, ESA, JPL, SSI, Cassini Imaging Team

미 항공우주국(NASA)이 운영하는 ‘오늘의 천문사진'(APOD) 5일자에 토성 북극의 육각형 구름이 소개되어 우주 마니아들의 눈길을 끌고 있다. 구름이란 원래 바람과 중력에 의해 제멋대로 부정형한 형태를 이루기 마련인데, 이 토성 북극의 구름은 거의 정육각형의 형태를 띠고 있어 발견 당시부터 과학자들을 당황하게 만들었다. 더욱이 회전하는 이 구름은 크기가 어마무시해 지구 4개가 들어갈 규모였다. ​

토성의 육각형 구름을 맨 처음 발견한 것은 1980년 11월 보이저 1호였다. 그 이전에는 태양계의 어느 곳에서도 이와 비슷한 현상을 본 적이 없다. 그로부터 30여 년이 흐른 2012년, 카시니 우주선의 광각 카메라는 토성의 북극 부근서 처음으로 햇빛에 쬔 육각형 구름의 의색(擬色) 이미지를 얻었다. 근적외선 이미지 데이터의 합성은 낮은 구름층은 붉은색으로, 높은 구름층은 녹색으로 나타내는 등, 토성 육각형 구름의 생생한 모습을 보여준다.

이 육각형 구름은 놀랍게도 30여 년이 흐르는 동안에도 전혀 그 형태를 흐트리지 않은 것으로 밝혀졌는데, 우주에서 일어나는 가장 아름다운 미스터리라는 평가를 받은 토성의 육각형 구름의 정체는 토성의 극 소용돌이임이 밝혀졌다.

과학자들은 토성 탐사선 카시니가 전송한 사진 등을 통해 육각형 구름이 상층 기류대 영향으로 약 2만㎞ 상공에 형성된 소용돌이임을 밝혀냈다. NASA가 붓으로 수채화를 그린 것 같다고 묘사한 이 극 소용돌이(polar vortex)는 지구의 허리케인과 비슷하지만, 크기는 비교가 불가할 정도로, 지름이 무려 3만㎞로 지구 지름(1만2700㎞)의 2배가 넘는다.

소용돌이 중심에는 극저기압 소용돌이가 시속 530㎞ 속도로 맴돈다. 허리케인 최대 풍속의 2배다. 더욱 놀라운 사실은 지구의 허리케인이 1주일 남짓이면 끝나는 것과 달리 토성의 소용돌이는 보이저가 처음 관측한 이래 지금까지 지속되고 있다는 점이다. 또한 육각형 중심에 위치해 있는 점은 태풍의 눈과 비슷한 소용돌이의 눈(Eye)이다.

최근 NASA는 육각형 소용돌이에 특이한 점이 발견됐다고 밝혔다. 카시니가 탐사 초기 찍은 사진과 최근 사진을 비교한 결과 소용돌이가 푸른색에서 금색으로 변한 것을 확인했다. 과학자들은 이 변화가 토성 북극을 비추는 태양빛이 증가했기 때문으로 분석했다. 태양빛이 증가하면서 금빛을 발산하는 광화학 연무층이 늘어난 것이다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com