* 이 콘텐츠는 DBpia에서 제공하는 논문 [지구 위협 소행성과 충돌 방지 방안]를 바탕으로 제작됐습니다. (* DBpia로부터 예산 지원을 받았습니다.)
지구 생성 이후 수많은 소행성이 지구에 충돌했다는 사실을 알고 있으신가요? 이런 일을 막기 위해 미국 항공우주국(NASA, National Aeronautics and Space Administration)을 중심으로 지난 20여 년간 지구 근처 5,000km 이내로 근접하는 소행성과 혜성을 꾸준히 관측해 오고 있는데, 지금도 수많은 소행성이 지구로 날아오고 있다고 합니다.
이 중 지구에 심각한 영향을 끼칠 수 있는 크기가 1km 이상인 것은 95% 확인했으나 크기가 작은 것들은 확인이 어려운 실정이고, 분석에 따르면 크기가 140m 이상만 돼도 지구 충돌 시 심각한 규모의 타격을 입힐 수 있다고 합니다.
예상되는 피해로는 지구의 대기가 토양 파편과 먼지로 가득 차고, 햇빛이 차단될 겁니다. 그 결과 식물은 광합성을 할 수 없어 죽게 되며, 먹이 사슬이 무너짐과 급격히 떨어진 기온 등의 영향으로 생물 대멸종(mass extinction)까지 발생할 수 있습니다.
따라서 이에 대한 대응책이 필요한데, 먼저 그간 지구에 충돌한 소행성 중 일부 사례를 살펴보겠습니다.
흥미로운 충돌 사례 중 지구와 소행성 충돌로 달이 생성되었다는 거대충돌 가설(Giant Impact Hypothesis)이 있습니다.
약 45.1억 년 전 초기 태양계에서 초기 지구에 화성 정도 크기의 천체 테이아(Theia)가 충돌하면서 지구와 테이아의 핵과 맨틀이 합쳐지고, 이에 따라 지구는 크기에 비해 핵이 상대적으로 커지게 됐다고 합니다.
또 부딪친 이후 테이아의 파편들이 초기 상태의 지구 주변으로 모여서 초기 상태의 달을 만들었을 것으로 추정하는 가설인데, 두 천체의 구성 물질이 완전히 섞였을 가능성도 제시되고 있습니다.
달의 생성을 설명하는 여러 가설 중 가장 널리 받아들여지고 있고, 이외에도 지구에 소행성이 충돌한 흔적인 충돌 크레이터(impact crater)에 쌍둥이 크레이터, 마니코간 크레이터, 브레드포트 크레이터, 베링어 크레이터, 칙술루브 크레이터 등이 있습니다.
주목할 크레이터에는 칙술루브 크레이터가 있는데, 약 6,600만 년 전 백악기 말 지구와 충돌하여 지름 약 180km의 충돌구를 만들었을 것으로 추정하고, 이때의 충돌로 인해 공룡을 비롯한 생물종의 약 75%가 멸종했다는 것이 정설로 받아들여지고 있습니다.
그리고 가장 최근 사례에는 2013년 2월 15일 러시아 첼랴빈스크주에 운석이 떨어진 것으로 1908년 6월 30일에 있었던 퉁구스카 대폭발에 이어 현대인이 관측한 두 번째 대규모 유성 폭발입니다.
당시 1,200여 명이 다치는 등 막대한 피해가 발생했는데, 보다시피 지구는 소행성의 위협을 지속해서 받고 있으나 인간이 느끼는 사고 발생 간격이 길기에 무딘 편입니다.
하지만 과학자들에 따르면 앞으로도 여러 소행성의 충돌이 예상된다고 합니다. 그중의 하나인 소행성 ‘2018 PP29’는 대한민국 연구진이 최초로 발견한 지구위협천체로 지구 근처 천체의 충돌 위험을 자동으로 감지하는 시스템에 따르면 발견 직후 2063년과 2069년에 28억 분의 1의 확률로 지구에 충돌할 가능성이 있다고 합니다.
참고로 센트리 시스템에서 향후 100년간 지구 충돌 확률이 있다고 보고하는 지구위협천체는 2024년 7월 기준으로 28개가 확인됩니다.
그리고 2004년 처음 관측됐던 아포피스(99942 Apophis)는 2029년 지구 근처 3만 1,000km까지 접근할 것으로 예상됐고, 처음 관측 당시 지구와의 충돌 확률이 2.7%로 알려진 지구위협천체입니다.
낮은 확률이나 상대적으로 소행성의 충돌 확률이 이렇게 높았던 적이 없었기에 모두가 긴장했는데, 2021년 미국 항공우주국(NASA)에서 정밀 분석을 통해 지구에 가까워지는 일은 있어도 향후 100년간 충돌할 가능성은 없다고 결론을 내리면서 마무리됐습니다.
하지만 언제나 이렇게 우연에 기댈 수는 없습니다. 그래서 지구에 충돌하는 경로에 있는 소행성을 6개월 전에 발견했을 때 막을 수 있는지에 대한 가상훈련이 2021년 각국의 우주 기관과 관련자들이 참여한 행성방어회의(Planetary Defense Conference)를 통해 수행됐습니다.
상황은 2021년 4월 19일 지구로부터 5,630만km 떨어진 곳에서 지구충돌확률이 5%인 (가상의) 소행성 2021 PDC를 발견했고, 예상 충돌일을 10월 20일로 가정하여 진행했는데, 현재의 기술력으로는 시간이 너무 촉박해 무엇을 할 수가 없었고, 지구에 충돌하는 것으로 마무리됐습니다.
다만, 고성능 망원경이 2014년쯤 지구로 오는 2021 PDC를 관측하여 그 존재를 미리 알았다면 시간이 충분했기에 탐사선을 보내 크기와 구성성분 등을 파악하고, 충돌체를 이용하여 약간의 충격을 가해 지구충돌궤도에서 벗어나게 할 수 있을 것이라고 합니다.
그리고 당시 회의에서는 소행성 충돌을 오래전에 예측하는 경우 궤도를 변경하는 다양한 방법을 제시하며 논의했습니다.
또 미국 항공우주국(NASA)은 행성방위조정국(Planetary Defense Coordination Office, PDCO)을 설립하여 DART(Double Asteroid Redirection Test)라는 임무를 착수했는데, 쌍성 근지구 소행성인 디디모스를 대상으로 하여 그 위성인 디디문에 충돌시킨 뒤 디디문의 공전 주기를 최소 73초 이상 변화시키는 것을 목표로 했습니다.
2021년 11월 24일 발사된 DART 우주선은 2022년 9월 27일 목표 지점에서 불과 17m 비켜난 지점에 충돌했고, 소행성의 공전 주기를 11시간 55분에서 11시간 23분으로 단축시켜 목표를 성공적으로 완수했습니다.
DART 임무의 성공은 향후 지구 위협 소행성으로부터 지구를 보호할 수 있는 아주 중요한 진전이나 어디까지나 가능성을 엿본 것이고, 앞으로도 지속적인 연구와 노력이 필요합니다.
이와 관련해 매년 6월 30일은 세계 소행성의 날(World Asteroid Day)입니다. 1908년 6월 30일 러시아 퉁구스카 지역에 지름 50m의 소행성이 떨어지며 큰 피해를 일으켰는데, 이런 소행성 충돌 위협을 알리고, 그 위협에 대비하고자 UN에서 2016년에 제정한 국제기념일입니다.
이 날에는 지구를 지키기 위해 노력하는 과학자들의 노고를 잊지 않는 시간으로 삼아보는 것도 좋을 것 같습니다.
해당 논문에 대해서 더 자세히 읽어보고 싶으신 분들은 아래 링크를 확인해주세요. 궁금증이 해결되셨나요?
- 황도순. “지구 위협 소행성과 충돌 방지 방안.” 항공우주산업기술동향 19.2 (2021): 92-99. : https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE10672419
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