토성 하면 독특한 고리를 떠오르는 사람이 많을 겁니다. 태양계 행성 중 가장 큰 고리를 가지고 있습니다. 그동안 인상 깊은 고리는 토성이 탄생했을 때부터 함께했다고 알려져 왔습니다. 그런데 최근 국제 과학자들이 협력해 사이언스 어드밴시스 저널에 발표한 논문은 그렇지 않다고 합니다. 토성은 나이는 약 45억 년인 반면 고리는 4억 년 정도밖에 안 되었다는 겁니다.

20세기 내내 천문학자들은 고리가 토성과 동시에 생겨났다고 가정했습니다. 하지만 몇 가지 의문점이 생겼습니다. 고리가 오래된 물질치고는 깨끗하게 반짝였던 것입니다. 연구진은 비밀을 알아내기 위해 고리의 먼지를 조사했습니다. 작은 암석 알갱이들은 끊임없이 태양계를 떠돌아다닙니다. 그로 인해 토성 고리를 포함한 행성 표면에 얇은 먼지층을 이루기도 합니다. 시간이 지날수록 먼지층은 점점 더 두꺼워집니다.

샤샤 캠프사이드 콜로라도 대학교 물리학자는 토성 고리 연구를 집에 깔린 카펫에 비유했습니다. "깨끗한 카펫이 깔려있다면 가만히 두었을 때 먼지가 쌓일 것이다"며 "토성 고리 역시 마찬가지다"고 설명했습니다.

먼 토성에 깔린 먼지들을 분석하기 위해 미 항공우주국(NASA)의 힘을 빌렸습니다. 2004년부터 2017년까지 직접 토성에 진출한 카시니 하위헌스 탐사선의 도움을 받았습니다. 탐사선에 장착한 우주 먼지 분석기를 통해 토성 먼지 입자를 수집할 수 있었습니다. 13년 동안 총 163개 알갱이를 모았습니다. 표본을 토대로 토성 고리가 우주에서 수억 년 동안 존재했다고 결론지을 수 있었습니다. 수억 년은 길어 보이지만 천문학적인 관점에서는 젊은 축에 속합니다.

켐프는 "고리의 대략적인 연대를 알아냈지만 다른 문제를 해결하지는 못했다"며 "우리는 여전히 토성 고리가 어떻게 탄생했는지 모른다"고 지적했습니다.

과학자들은 매년 토성 고리에 쌓이는 먼지들의 양이 0.09 제곱미터당 1그램 미만이라고 추정합니다. 적어 보이지만 수백만 년에 걸쳐 계속 쌓이면 눈에 보일 정도가 됩니다.

토성을 연구한 결과 일곱 고리가 바위처럼 큰 여러 얼음덩어리들도 이루어져 있다고 알아냈습니다. 얼음들의 무게는 토성의 위성인 미마스의 절반 정도입니다. 고리는 행성 표면에서 약 17만 5000마일 떨어진 곳까지 뻗어있습니다.

향후 NASA가 새 탐사선을 발사하면 우주먼지에 대한 더 자세한 정보를 얻을 수 있을 겁니다. 유로파 클리퍼 탐사선은 2024년 10월경 발사될 예정입니다. 이번에는 토성 대신 목성 위성 유로파로 이동합니다. 얼음으로 덮인 위성이 생명체가 살기에 적합한 환경인지 조사할 계획입니다.

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Laura Baisas 기자 & 육지훈 기자