일본우주항공연구개발기구(JAXA)가 2014년 발사를 주도한 소행성 탐사선 ‘하야부사2’는 지난해 6월 소행성 ‘류구’에 도착한 뒤 주변을 돌며 관측한 첫 조사 결과를 학술지 ‘사이언스’에 세 편의 논문으로 공개했다. 류구는 지름이 1km인 팽이 모양 소행성이다.
하야부사2는 지난해 9월 말 어른 주먹 두 개 크기에 무게가 1.1kg인 소형 측정 로봇 두 대를 류구 표면에 착륙시켜 지표면 온도와 지표 풍경 등을 측정했다. 지난해 10월 초에는 독일항공우주센터(DLR)와 프랑스우주청이 공동 개발한 어른 구두상자 크기의 탐사로봇 ‘마스코트’를 내려보내 적외선과 가시광선 영상을 촬영하고 자기장을 측정했다. 올해 2월 22일에는 가장 중요한 임무인 소행성 표토 시료 채취 임무도 성공했다. 마치 공중에 떠 있던 매가 순간적으로 지상에 내려가 먹이를 낚아채듯, 하야부사2도 짧은 시간 소행성 표면에 착지했다가 시료를 채취해 다시 공중으로 올라섰다. 우주과학자들이 ‘날아가는 총알을 날아가는 총알로 맞히는 식’이라고 비유하는 정교한 과정이었다.
하야부사2는 4월 지하 시료 채취 임무를 추가로 마친 뒤 올해부터 귀환을 시작해 2020년 말 지구에 돌아올 예정이다. 표토 시료 채취 임무 역시 한 번 더 수행할 가능성도 있다.
이번 연구에서는 소행성의 표면과 물리적 특성 관측 결과가 상세히 밝혀졌다. 스기타 세이지 일본 도쿄대 지구행성과학과 교수는 “류구의 성분 분석 결과 예상보다 훨씬 적은 수분이 포함돼 있었다”며 “이는 류구가 소행성치고는 어린 편인 약 1억 살 정도의 나이라는 사실을 증명해 주는 것”이라고 설명했다.
스기타 교수는 특히 물의 양이 적다는 사실에 주목하고 있다. 그는 “지구에 존재하는 물이 소행성, 혜성 등과 충돌하는 과정에서 왔다고 여겨지는데, 물이 별로 없는 소행성이 존재한다는 사실은 초기 태양계의 화학 조성을 설명하는 기존 모형을 수정해야 할 수도 있다는 뜻”이라고 밝혔다. 물이 적은 이유에 대해서는 내부 방사성 물질이 내는 열 때문에 증발했을 가능성과, 잦은 소천체와의 충돌로 날아갔을 가능성이 제기됐다.
같은 날 미국항공우주국(NASA)은 2016년 발사돼 지난해 12월 소행성 ‘베누’에 도착한 소행성 탐사선 ‘오시리스 렉스’의 첫 탐사 결과를 ‘네이처’를 통해 공개했다. 베누는 지름이 492m인 팽이 모양 소행성으로 이번 세기 말에 지구와 충돌할 가능성이 2700분의 1 정도로 높은 ‘지구접근천체’다. 오시리스 렉스는 이 소행성 약 1.75km 상공을 돌며 표면을 촬영하고 지도를 만들며 조사했다. 이후 표면에 착륙해 약 60g의 표토 시료를 채취한 뒤 2023년까지 귀환할 계획이다.
이번 논문에서는 주로 베누의 표면 특성에 대한 연구 결과가 공개됐다. 베누는 류구와 달리 수분이 풍부한 게 특징이다. 또 ‘표석’이라고 불리는 알 모양의 크고 둥근 돌이 많다는 사실도 새롭게 밝혀졌다. 작은 충돌구(크레이터)가 적고 표면이 균질하지 않아 비교적 최근인 10억 년 전∼1억 년 전 사이에 생성됐을 것으로 추정됐다.
두 연구는 서로 다른 두 소행성의 각기 다른 특성을 드러내고 있어 소행성과 태양계 초기 형성기의 비밀을 밝히는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 스기타 교수는 “하야부사2와 오시리스 렉스는 경쟁 임무가 아니라 상호보완적 임무”라며 “두 탐사선 덕분에 소행성이 어디에서 생겨났는지 알 수 있게 됐다. 서로 다른 두 소행성의 특징을 통해 인류가 이해하지 못하고 있는 천문학적 과정이 존재한다는 사실 역시 알게 됐다”고 말했다.
한국은 아직 소행성을 탐사하는 임무에 직접 참여하고 있지 않다. 하지만 한국천문연구원이 일본이 계획 중인 차세대 소행성 탐사 임무의 과학적 기반을 마련하는 임무 등에 참여하고 있다. 한국천문연구원은 JAXA가 2022년 발사 예정인 탐사선 ‘데스티니 플러스’가 탐사할 소행성 ‘파에톤’의 형태와 자전주기, 성분, 표면 특성 등을 보현산천문대와 소백산천문대 등을 이용한 지상 관측으로 밝혀 지난해 11월과 올해 1월 발표했다. 문홍규 천문연 우주과학본부 책임연구원은 “향후 데스티니 플러스 근접탐사 임무에서 핵심 자료로 활용될 것”이라고 말했다.
