소행성의 개념과 기원 및 발달 그리고 지구에 대한 영향

소행성

태양 주위를 도는 조그마한 천체들을 말합니다. 대부분 소행성대라고 하는, 화성과 목성 사이의 궤도를 돌고 있습니다. 소행성은 수백만 개가 있는 것으로 추정되지만, 대부분 지름이 10km 미만입니다. 소행성은 '작은 행성'이란 뜻이지만 공식 천문학 영어로는 부적절한 측면이 있습니다. 국제 천문 연맹(IAU)에 따르면, 행성으로 간주할 만큼 크기가 충분한 소행성은 하나도 없습니다. 국제 천문 연맹은 가장 큰 소행성인 세레스를 왜소 행성으로 분류합니다. 과학자들은 태양계가 생성될 당시 행성을 만들고 남은 물질들이 모여 소행성이 되었다고 생각합니다. 이러한 물질들은 대부분 행성이나 위성에서 일어난 침식이나 화산 활동과 샅은 작용을 받지 않아 거의 본래의 상태를 간직하고 있습니다. 우리는 주로 지구에 떨어지는 운석을 연구하여 소행성에 대한 지식을 얻습니다.

 

 

크기와 모양

세레스는 가장 긴 지름이 975km로, 소행성대의 총질량 중 4/1 이상을 차지합니다. 다음으로 큰 소행성인 팔라스와 베스타는 지름이 500km를 약간 넘습니다. 알려진 것 중 가장 작은 소행성은 지름이 겨우 6m밖에 안 됩니다. 가장 작은 소행성은 조약돌만 하며, 지구에서는 볼 수 없습니다. 가끔 큰 소행성이 충돌하여 여러 개의 작은 소행성으로 쪼개지기도 합니다. 작은 소행성이 큰 소행성보다 훨씬 많은 이유는 이 때문입니다. 소행성대에 있는 소행성 중 지름이 30km를 넘는 것은 1000개 정도에 불과한 것으로 보입니다. 소행성은 모양이 아주 다양합니다. 큰 천체는 중력의 작용으로 모양이 공처럼 둥글어지는 경향이 있습니다. 따라서 비교적 큰 소행성은 공에 가까운 모양을 하고 있습니다. 작은 소행성은 중력이 약해 그 모양에 큰 영향을 미치지 못합니다. 그래서 길쭉하거나 불규칙한 모양을 한 것이 많습니다. 예를 들면, 클레오파트라는 가느다란 중심 부분이 양 끝에 있는 두 개의 둥그런 혹을 연결하여 개뼈다귀 모양을 하고 있습니다. 클레오파트라는 길이가 약 217km, 너비는 약 94km입니다. 작은 소행성의 모양이 불규칙한 원인 중 하나로 충돌을 들 수 있습니다. 또 기묘한 모양을 한 소행성 중에는 암석 조각들이 중력으로 인해 느슨하게 들러붙어 있는 것도 있습니다.

 

궤도 집단

소행성은 대부분 폭이 1억 6000만 km 이상이나 되는 소행성대에 존재합니다. 소행성대의 소행성들은 2~3AU(천문단위) 거리에서 태양 주위를 돕니다. 소행성대의 소행성들은 비슷한 궤도를 도는 것끼리 10~100개씩 가족 집단을 이루고 있습니다. 에오스족 같은 일부 집단은 조성도 비슷한데, 이것은 각 소행성들이 더 큰 소행성이나 소행성 집단에서 쪼개진 파편일 가능성을 나타냅니다. 그렇지만 어떤 가족은 소행성마다 각각 다른 특징을 보이는데, 이것은 같은 가족에 속한 소행성들의 기원이 다 같지 않다는 것을 나타냅니다. 지구 근접 소행성이라고 하는 소행성 집단은 지구에 바짝 다가선 궤도를 돕니다. 드러난 증거에 따르면, 지구 근접 소행성은 서로 간의 충돌이나 목성의 중력에 끌려 소행성대에서 벗어난 것으로 보입니다. 지구 근접 소행성의 궤도 집단은 크게 아모르군, 아폴로군, 아텐 군으로 나눌 수 있습니다. 아모르 군의 궤도는 지구와 화성 사이에 위치합니다. 아폴로 군은 지구의 궤도를 가로질러 돌고, 아텐 군은 지구 궤도와 태양 사이의 궤도를 돕니다. 지름이 1km 이상인 지구 근접 소행성은 지금까지 800개 이상 발견되었습니다. 천문학자들은 이러한 소행성이 약 1,000개는 있을 것이라고 추정합니다. 다른 소행성 집단들은 태양계 바깥쪽에 있습니다. 트로이 소행 성군 또는 목성 트로이 군이라고 하는 두 소행성 집단이 목성 궤도를 돌고 있는데, 하나는 목성보다 60˚ 앞선 위치에서, 다른 하나는 목성보다 60˚ 뒤선 위치에서 궤도를 돕니다. 센타우루스 군이라는 소행성 집단은 태양에서 5~30AU 거리에 있는 목성과 해왕성 사이의 궤도를 돕니다. 센타우루스 순은 소행성과 혜성의 특징을 모두 지니고 있어, 과학자들은 센타우루스 군이 혜성과 어떤 관계가 있지 않을까 생각합니다.

 

기원과 발달

대부분의 소행성이 같은 소행성대에 있어, 과학자들은 한때 이 소행성들이 거대한 충돌로 파괴된 행성의 파편이 아닐까 생각했습니다. 그러나 지금은 태양계가 생성될 때 남은 물질의 조각들이 소행성이 된 것으로 믿고 있습니다. 아마도 목성의 중력이 이 조각들이 서로 뭉쳐 행성이 되는 것을 방해했을 것입니다. 일부는 더 이상 활동을 하지 않는 혜성의 핵이 소행성으로 변한 것일 수도 있습니다. 소행성은 비교적 크기가 작고, 넓은 공간에 흩어져 있습니다. 그렇지만 그 수가 아주 많기 때문에 가끔 충돌이 일어날 수밖에 없습니다. 거듭되는 충돌로 인해 소행성은 점점 더 작은 조각으로 쪼개지다가 결국에는 먼지처럼 변하고 말 것입니다. 우주탐사선으로 소행성을 관찰한 결과, 그 표면에서 수많은 충돌 흔적을 볼 수 있었습니다. 충돌이 일어나면 대개 소행성 표면에 충돌 크레이터라는 원형 구덩이가 생깁니다. 드물긴 하지만, 강한 충돌로 인해 소행성이 산산조각 나는 경우도 있습니다. 그 파편들은 더 작은 소행성들로 이루어진 가족을 이루기도 하고, 큰 파편들이 서로 중력에 끌려 느슨한 파편 더미를 형성하기도 합니다. 소행성이 행성에 바짝 다가갔다가 중력의 작용으로 부서지면서 파편 더미가 생기기도 합니다.

 

지구에 대한 영향

지구의 대기권은 대부분 소행성이 지표면에 직접 충돌하지 않도록 보호해줍니다. 지름이 50m 이하인 소행성은 공기 마찰로 인해 지표면에 닿기 전에 분해되어 버립니다. 그렇지만 지름이 50m 이상인 소행성은 큰 피해를 불러올 수 있습니다. 1908년에 시베리아의 퉁구스카 강 지표면에서 그러한 소행성이 폭발했습니다. 그 폭발로 근처의 숲이 쓰러졌고, 지름 약 80km에 이르는 지역이 불탔습니다. 그보다 더 큰 소행성은 지구의 환경에 큰 피해를 불러올 수 있습니다. 지름이 약 1km인 소행성이 충돌하면, 엄청난 양의 먼지가 대기 중으로 날아오르게 됩니다. 그 먼지는 햇빛을 차단하여 몇 달 동안 기온이 크게 떨어질 것이고, 그로 인해 광범위한 지역에서 작물이 자라지 못해 대량 기근 사태가 발생할 수 있습니다. 아주 큰 소행성이 충돌할 경우에는 많은 동식물이 멸종할 수 있습니다. 6500만 년 전에 멕시코의 유카탄 반도에 그러한 충돌이 일어났습니다. 그 충돌로 인해 생긴 지름 약 180km의 충돌 크레이터의 흔적이 오늘날 남아 있는 칙술루브 분지입니다. 과학자들은 이때의 충돌로 공룡을 비롯한 수많은 동식물들이 멸종했다고 생각합니다.