태양계 밖의 행성군은, 우리 바로 옆에 있는 행성들로부터 과학자들의 주목을 계속 빼앗고 있지만, 만약 2022년 Europlanet Society Congress(EPSC, 유럽행성회의)에 어떤 트렌드가 있다면, 그것은 지옥처럼 뜨거운 지구 동료 인 금성에 대한 미래 미션을 향한 영락없는 너울이다.
NASA(미국항공우주국), 유럽우주기구(ESA), 인도 및 중국이 계획하고 있는 새 금성 탐사 미션은, 1990년 NASA의 레이더 매핑 탐사선 마젤란, 2006년 ESA의 비너스 익스프레스가 금성을 돌면서 전례 없이 새로운 흥분을 불러일으키고 있다.
이들의 활동이 진행되는 배경에는, 큰 이유가 두 가지가 있는데, 하나는 언젠가 우리 태양계와 비슷한 태양계 외계행성계를 이해하고 싶다면, 표면 온도도 기압도 극단적으로 높은 이 지옥의 이웃을 이해할 필요가 있다는 것. 다른 하나는 지구에서 일어나고 있는 기후변화로 인한 파괴에 대한 이해를 높이는 것인데, 지구의 장기적 대기 모델을 개선하기 위해서는, 금성에서 무엇이 이상해졌는지 이해할 필요가 있다.
NASA는 레이더 촬영, 무선과학, 중력 감지를 포함한 각종 장치를 갖춘 궤도 미션 VERITAS(베리타스)를, 2027년 11월 발사하려고 하고 있고, 금성에는 9개월 후에 도착할 예정이다.
과학자들은 VERITAS의 데이터를 사용해, 레이더 촬영과 토포그래피를 통한 첫 전역 고해상도 지도를 만든다고 NASA는 말하고 있고, 놀랍게도 행성 과학자들은 지금도 마젤란의 데이터를 사용하고 있다. 그러나 VERITAS는 금성 표면의 레이더 촬영을 새로운 수준으로 끌어올린다.
탐사선 VERITAS는, 당초 고도 약 3만㎞의 극히 편평한 타원궤도에 투입됐으며, 이후 약 1년간 공력 제동 비행을 계속한 다음, 고도 180~250km의 최종 과학활동 궤도에 고정, 따라서 2년을 예정하고 있는 완전한 과학활동은, 발사 후 2년 반 정도가 지나도록 시작되지 않는다.
VERITAS는, 처음으로 지표암석 조성 맵을 만들고, 적외선 스펙트럼 창을 사용해 행성의 은밀한 대기를 통해 관측함으로써, 표면의 풍화 상태를 알아내는데, 이 미션은 최근 및 현재 화산 활동의 열 및 화학적 흔적도 찾는다.
NASA는, 베리타스의 과학적 동기에는 다음과 같은 세 가지가 있다고 설명하고 있는데....
1. 현재 금성에서는 어떤 지질학적 프로세스가 활동하고 있는가? 2. 코어의 크기와 상태는 어떻게 되어 있는가? 3. 금성의 내부 깊은 곳에 물이 존재한다면, 그것은 화산 활동에 의해 대기에 도달하는가?
금성의 표면 지형을 초고분해능으로 매핑하기 위해, VERITAS는 마젤란과는 다른 레이더 파장을 이용하는데, 마젤란이 S밴드였던 반면, VERITAS는 X밴드 레이더를 사용한다고 제트추진연구소의 레이더 과학자이자 VERITAS 미션의 프로젝트 과학자인 스콧 헨슬리는 말한다.
"마젤란의 S밴드 레이더는 파장이 약 12cm였지만, 우리가 사용하는 것은 X밴드이기 때문에 파장은 약 4cm 정도"라는 것이다.
■ 무엇이 변하는가
일반론으로, 금성에서 X밴드를 사용하려는 사람은 없다. 대기 중에서 크게 강도를 손실되기 때문이라고 헨슬리는 말한다. 하지만 대기로 인한 손실은 X밴드를 사용해 매우 정밀도가 높은 지형도를 만들어야 본전을 찾을 수 있다고 그는 말했다.
그런 점에서, 분해능이 높은 VERITAS는 마젤란보다 훨씬 유리하다.
고려해야 할 분해능에는 2종류가 있다고, 헨슬리는 말하고, 알기 쉬운 것은 공간 분해능으로 지표에 있는 것을 식별하는 능력을 결정한다. 다른 하나는 방사 분석 분해능으로 지표의 그레이 스케일을 측정하는 정밀도를 결정하는데, 이에 따라 데이터의 콘트라스트와 실체감을 높일 수 있다.
마젤란의 레이더 분해능과, VERITAS에서 예측되는 것의 차이를 보여주기 위해, 헨슬리는 큰 하와이 섬을 마젤란이 20km 분해능으로 봤을 때의 시뮬레이션 이미지를 보여줬다. 그것은 약간 흐릿한 덩어리 같았던 반면, VERITAS는 250m 공간 분해능으로 화상을 포착할 수 있다. 이는 마젤란보다 두 자릿수 높은 성능이라고 헨슬리는 말했다.
금성 궤도를 여러 번 통과하는 동안, VERITAS는 두 번의 통과에서 얻은 데이터를 조합해 지표가 움직였는지 여부를 측정할 수 있다고 헨슬리는 말한다. 지표 아래에서 화산이 팽창해 지형을 융기시켰는지 알 수 있다고....
■ 금성이 거주 가능했던 적은 있었는가?
과거에 물이 존재했는지를 알고 싶다고 헨슬리는 말하지만, 물이 있던 타이밍을 정하는 것은, 존재를 아는 것보다 훨씬 어렵다. 그러나 테셀라로 불리는 금성상의 대륙과 같은 구조가 형성될 때, 물이 관여했는지를 가늠할 수 있기를 기대한다고 그는 말했다.
금성을 감싸는 평지에, 높이 24km의 요철을 이루고 있는 이 크고 변형된 지표 부분은, 이 행성에서 가장 오래된 지질 단위인 것으로 보인다. 그곳에는 직경 최대 2500km의 원형 고원이 노출돼 있고, 이른바 테셀라 지형은 금성의 고원지대를 지배하고 있으며 행성 표면의 약 8%를 차지한다.
이들 지형은 금성에서 가장 오래된 부분으로 여겨지기 때문에, 그 지구역학을 해독함으로써, 금성의 표면과 대기 양쪽 진화에 관한 수많은 남겨진 공백을 메울 수 있을 것으로 연구자들은 보고 있다.
■ 미션 완료 시 VERITAS의 주요 성과는
금성과 지구라는, 과거 크기도 조성도 매우 비슷했던 행성들이, 왜 서로 크게 다른 것으로 진화했는지를 이해하고 싶다고 헨슬리는 말한다. 그것은 발견된 태양계 외 행성에서 암석 행성으로의 진화에 대한 큰 의미를 가지고 있다
행성군의 표면을 직접 측정할 수 있는 실험실은 하나뿐이며, 그것은 이 태양계라고 헨슬리는 말하고, 이 때문에 이 금성 관측은 암석 행성이 어떻게 진화했는지에 관한 가설을 종합적으로 검증할 중요한 기회를 제공하고 있는 것으로 알려졌다.