목성의 갈릴레이 위성들 (이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토)

 

2023년 3월 기준 총 95개로, 목성은 태양계에서 2번째로 많은 위성을 지닌 행성입니다. 이 때문에 목성은 간혹 "작은 태양계"로 불리기도 합니다.

 

갈릴레이 위성들은 목성의 주요 위성들 중에서도 큰 크기와 독특한 특징들로 인해 주목받고 있습니다.  갈릴레오 갈릴레이와 시몬 마리우스가 1610년에 발견한 이 위성들은 각각 이오(Io), 유로파(Europa), 가니메데(Ganymede), 칼리스토(Callisto)로 불리며, 목성의 중력에 의해 강한 조석력과 방사선 환경에 노출되어 다양한 지질적 특징을 가지고 있습니다.

목성의 갈릴레이 위성 (이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토)

---

1. 이오 (Io): 헤라의 여사제인 이오

• 특징: 
  • 그리스 신화에서 제우스의 연인 중 한명이자 헤라의 여사제인 이오를 따서 지어졌습니다.
  • 이오는 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 천체로, 표면에 수백 개의 화산과 용암 호수가 있습니다.
  • 목성의 강력한 조석력으로 내부 열이 발생하며, 이 에너지가 이오의 화산 활동을 유지하게 합니다.
  • 질량: 지구의 0.015배
  • 크기: 3,660.0×3,637.4×3,630.6 km
  • 지름: 3,643.2km(±1km)
  • 표면적: 4.191×107 km2
  • 질량: (8.931938±0.000018)×1022 kg
  • 궤도 장반경: 421,700km
  • 공전 주기: 1.7691378일
  • 평균 공전 속도: 13,743.36 m/s
  • 대기압: 500 µPa (5×10−9 bar)
  • 대기 조성: 이산화황 90%, 일산화황, 염화나트륨, 황 원자, 산소 원자 등
  • 온도: 130K(−143°C) ~ 90K(−183°C)
  • 겉보기 등급: 5.02(충의 위치)
  • 표면 중력: 1.796m/s2
  • 발견 날짜: 1610년 1월 8일
  • 이름의 유래: 헤라의 여사제, 제우스의 연인
• 표면:
  • 황과 이산화황 화합물로 덮여 있어 노란색, 주황색, 붉은색으로 물들어 있습니다.
  • 용암이 흐르면서 형성된 다양한 지형과 화산 분출로 인해 끊임없이 변화하고 있습니다.
• 탐사:
  • 보이저, 갈릴레오, 주노 탐사선들이 이오의 활발한 화산 활동과 지질 구조를 연구하며, 이오의 독특한 화산과 방사선 환경에 대한 데이터를 제공했습니다.
• '이오' 위키 링크

---

2. 유로파 (Europa): 잠재적으로 거주 가능한 세계

• 유로파: 얼음 아래 숨겨진 바다
  • 유로파는 목성의 4대 갈릴레이 위성 중에서도 가장 생명 가능성이 높은 위성으로 꼽힙니다.
  • 그 이유는 유로파의 두꺼운 얼음층 아래에 존재하는 거대한 액체 바다 때문입니다.
• 특징:
  • 유로파는 그리스 신화에 나오는, 페니키아의 귀족이었고 제우스의 구혼을 받아 크레타의 여왕이 된 에우로페의 이름을 따서 지어졌습니다.
  • 유로파는 표면이 두꺼운 얼음으로 덮여 있으며, 그 아래에 액체 상태의 바다가 존재할 가능성이 높습니다.
  • 이 바다에는 지열이 존재할 수 있어, 생명체가 살 수 있는 환경이 형성되었을 가능성도 있습니다.
  • 질량: 지구의 0.008배
  • 지름: 3,121.6km(±1km)
  • 표면적: 3.09×107 km2
  • 질량: (4.799844±0.000013)×1022 kg
  • 평균 거리: 670,900km
  • 궤도 경사각: 0.47°
  • 이심률: 0.009
  • 공전 주기: 3.551181일
  • 자전 주기: 조석 고정
  • 자전축 기울기: 0.1°
  • 대기압: 0.1 µPa (10−12 bar)
  • 대기 조성: 산소 분자 및 산소 원자, 수소 분자
  • 최고 온도: 125K(−148°C) ~ 50K(−223°C)
  • 겉보기 등급: 5.29(충의 위치)
  • 표면 중력: 1.314m/s2
  • 발견 날짜: 1610년 1월 8일
  • 이름의 유래: 페니키아 귀족, 제우스의 연인
• 유로파의 바다와 생명 가능성
  
  • 과학자들은 유로파의 표면 아래에 약 100km 깊이의 액체 상태의 바다가 존재할 것으로 보고 있습니다.
  • 이 바다는 목성의 강력한 조석력으로 생성된 열에 의해 얼지 않고 액체 상태를 유지합니다.
  • 지구의 심해 생물처럼 태양빛이 없는 환경에서도 열수 분출구를 기반으로 생명이 존재할 가능성이 제기됩니다.
    
    
• 얼음 표면의 독특한 특징
  
  • 유로파의 표면은 얼음으로 덮여 있으며, 갈라진 틈과 얼음이 뒤엉킨 모습이 관찰됩니다.
  • 표면의 갈라진 틈에서는 물기둥이 분출되며, 이는 바다의 성분을 분석할 기회를 제공합니다.
    
    
• 유로파 탐사의 현재와 미래
  
  • 유로파 클리퍼(Europa Clipper): NASA의 탐사선으로, 2024년에 발사되어 2030년 유로파에 도착할 예정입니다.
  • 유로파의 표면과 대기를 탐사하며, 바다의 존재와 생명 가능성을 조사할 계획입니다.
  • 유로파에 착륙선이나 드론을 보내 얼음층을 뚫고 바다를 직접 탐사하는 아이디어도 논의되고 있습니다.
• 유로파 위키 링크

---

3. 가니메데 (Ganymede): 태양계의 가장 큰 위성

• 가니메데는 목성의 위성 중 가장 크고, 심지어 태양계에서 수성보다 큰 위성입니다.
• 자체적인 자기장을 가진 유일한 위성으로, 지질학적 특징과 바다의 가능성 덕분에 인간 탐사의 또 다른 후보로 주목받고 있습니다.
• 특징:
  • 발견자 갈릴레이 갈릴레오는 이 별을 "우주의 별"로 보고, 이름을 "메디시의 별"(메디치 가문의 별)로 지었습니다.
  • 가니메데는 태양계에서 가장 큰 위성으로, 심지어 수성보다 큽니다.
  • 자체적인 자기장을 지닌 유일한 위성으로, 목성의 자기장과 상호작용하며 복잡한 자화 구조를 형성합니다.
  • 질량: 지구의 0.025배
  • 지름: 5268.2km(±0.6km)
  • 표면적: 8.72×107 km2
  • 질량: 1.4819×1023 kg
  • 궤도 긴 반지름: 1,070,400km
  • 궤도 근점: 1,069,200km
  • 궤도 원점: 1,071,600km
  • 궤도 경사각: 0.20°
  • 공전 주기: 7.15455296일
  • 평균 공전 속도: 10.880 km/s
  • 반사율: 0.43±0.02
  • 대기압: 0.2~1.2 µPa
  • 대기 조성: 대부분 산소
  • 최고 온도: 152K(−121°C) ~ 70K(−203°C)
  • 겉보기 등급: 4.61(충)
  • 표면 중력: 1.428m/s2
  • 이름의 유래: 제우스의 술 관원
• 가니메데의 구조와 바다
  
  • 가니메데는 얼음과 암석으로 이루어져 있으며, 표면 아래에 층층이 쌓인 얼음과 바다가 존재할 가능성이 높습니다.
  • 과학자들은 지하 바다의 깊이가 최대 800km에 이를 것으로 추정합니다.
    
    
• 자기장과 방사선 보호
  
  • 가니메데는 자체적인 자기장을 가지고 있어, 목성의 강력한 방사선으로부터 비교적 보호받을 수 있는 환경을 제공합니다.
  • 이는 인간 탐사 기지나 위성 도시를 건설하기에 유리한 조건입니다.
    
    
• 가니메데 탐사의 현재와 미래
  
  • JUICE(Jupiter Icy Moons Explorer): 유럽우주국(ESA)이 2023년 발사한 탐사선으로, 2031년에 가니메데를 본격적으로 탐사할 예정입니다.
  • 가니메데의 표면과 자기장, 지하 바다의 존재를 연구하는 것을 목표로 합니다.
  • 가니메데는 방사선 영향이 적고 안정적이기 때문에, 미래에 연료 보급 기지나 연구 기지로 활용될 가능성이 높습니다.
    

 

• 가니메데 위키 링크

---

4. 칼리스토 (Callisto): 제우스가 사랑했던 요정 칼리스토

• 특징:
  • 칼리스토는 목성의 위성 중에서 가장 외곽에 위치하며, 조석력에 덜 노출되어 상대적으로 안정된 지질 구조를 가지고 있습니다.
  •  '칼리스토'라는 이름은 그리스 신화에서 제우스가 사랑을 나눴던 요정 칼리스토에서 따왔다.
  • 방사선 환경이 상대적으로 약해 인간이 탐사할 가능성이 가장 높은 위성으로 꼽히기도 합니다.
  • 질량: 지구의 0.018배
  • 지름: 4,820.6km(±1.5km)
  • 표면적: 7.3×107 km2
  • 질량: (1.075938±0.000137)×1023 kg
  • 평균 거리: 1,882,700km
  • 궤도 경사각: 0.192°
  • 공전 주기: 16.6890184일
  • 평균 공전 속도: 8.204 km/s
  • 대기압: 0.75 µPa (7.4×10−12 bar)
  • 대기 조성: 이산화탄소, 산소 등
  • 최고 온도: 165K(−108°C) ~ 80K(−193°C)
  • 겉보기 등급: 5.65(충의 위치)
  • 표면 중력: 1.235m/s2
  • 이름의 유래: 님프, 제우스의 연인
• 표면:
  • 표면은 크레이터가 매우 많고, 전체적으로 어둡고 얼음과 암석이 섞여 있습니다.
  • 표면에 많은 충돌 흔적이 남아 있어 태양계 초기의 흔적을 간직하고 있을 가능성이 큽니다.
• 탐사:
  • 갈릴레오 탐사선이 칼리스토의 지질과 표면을 관찰하며, 얼음층 아래 바다의 가능성에 대한 연구를 진행했습니다.
  • ESA의 JUICE 탐사선도 칼리스토의 구조와 바다 가능성에 대한 추가 탐사를 계획하고 있습니다.
• 위키(칼리스토) 링크

---

위성 도시 건설 가능성: 유로파 vs 가니메데

유로파와 가니메데는 모두 목성 주변에서 인간 거주지를 건설할 수 있는 유력한 후보들입니다.

그러나 두 위성은 각각의 장점과 단점이 있어 신중한 계획과 기술 개발이 필요합니다.

 

• 유로파 장점:
  • 바다에 생명체가 존재할 가능성이 높아, 생명 탐사의 과학적 가치가 큼.
  • 물 자원이 풍부해 탐사와 생존 자원으로 활용 가능.
• 유로파 단점:
  
  • 목성의 강력한 방사선 영향을 많이 받음.
  • 얼음층을 뚫고 바다에 접근하기 위해 고도의 기술이 필요.
• 가니메데 장점:
  
  • 목성 방사선으로부터 비교적 안전하며 자기장으로 보호 가능.
  • 표면이 비교적 안정적이고, 거주 기지 건설에 유리한 조건.
• 가니메대 단점:
  
  • 지하 바다에 접근하는 것이 쉽지 않으며, 생명 가능성은 유로파보다 낮음.
  • 목성의 중력권 내에서 장기적으로 생활하기 위한 도전 과제가 있음.

 

요약

위성명주요 특징주요 발견 및 탐사

이오	태양계에서 화산 활동이 가장 활발	활화산과 조석열로 인한 지열
유로파	얼음층 아래에 바다가 있을 가능성	내부 바다와 생명체 가능성 연구
가니메데	태양계 최대 위성, 자체 자기장 보유	자기장과 바다 가능성 연구
칼리스토	안정된 지질 구조와 태양계 초기 흔적	방사선이 적어 인간 탐사 가능성 있음

이 네 개의 갈릴레이 위성은 각기 독특한 지질학적 특징과 환경을 가지고 있어 우주 탐사와 외계 생명체 연구의 중요한 목표가 되고 있습니다.

 

 

▶ 목성 탐사: 거대한 행성의 신비를 밝히기 위한 도전