천왕성, 해왕성과 명왕성 2

수십 년 동안 천문학자들은 명왕성을 태양계 내의 행성 중에서 태양으로부터 가장 멀리 떨어진 행성으로 간주했다. 명왕성의 공전 주기는 248년이며 약 20년 동안은 해왕성의 궤도 안에서 움직이는데 1999년에 해왕성 바깥으로 나갔다. 23세기 전에 의학계에 중대한 발전이 일어나지 않는다면, 지금 살아있는 사람들은 앞으로 명왕성이 다시 해왕성 바깥으로 나가는 모습을 보지 못할 것이다. 그리고 안타깝게도, 명왕성은 강등당했다. 2006년 8월 24일에 국제 천문 연맹은 투표를 통해 명왕성의 지위를 왜소행성으로 바꾸었다. 왜소행성은 천체를 정의하는 새로운 분류로써 국제 천문 연맹은 다음과 같은 천체를 왜소행성으로 분류한다. 태양을 공전한다. 충분한 질량을 가지고 자체 중력으로 구의 형태를 유지해야 한다. 궤도 주변의 "다른 천체를 지우지 않는다." 국제 천문 연맹이 만든 기준이지만, 나는 세 번째 문장을 보고 굉장히 의아했다. 많은 천문학자들은 세 번째 문장이 좀 더 구체적이어야 한다고 생각한다. 행성의 중력은 근처에 있는 천체의 움직임을 방해하는데, 소행성이나 혜성 같은 천체가 행성 주변을 지나가면 중력의 영향을 받아 진행 방향이 달라진다. 카이퍼 벨트에 있는 많은 천체들은 명왕성의 영향을 받지만, 명왕성은 주변의 다른 천체들을 지우지 않았다. 하지만 수천만의 트로이 소행성군 역시 목성의 궤도 부근에 있지만 아무도 목성의 지위를 부정하지 않았다. 명왕성은 너무 멀리 떨어져 있어서 2015년 7월에 뉴허라이즌스호가 명왕성 인근에 도착하기 전까지 명왕성의 지질학적 특성에 관한 추측이 난무했다.

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명왕성은 가늘고 긴 타원 모양으로 태양을 공전하는데 태양으로부터 약 29.7AU 혹은 44억 킬로미터에서 49.5AU 혹은 46억 킬로미터 떨어져 있다. 뉴허라이즌스호는 명왕성의 사진을 촬영하고 화학적 조성을 분석하고 20개의 대기 층을 밝혀냈으며 알려진 위성을 연구하고 새로운 위성과 명왕성의 고리가 존재한다는 증거를 찾으려 시도했다. 얻어낸 사진과 데이터가 너무 많아서 지구로 바로 보낸 자료는 극히 일부에 불과했다. 나머지 자료는 가지고 있다가 탐사정이 명왕성을 떠나면 우주로 향할 때 지구로 보냈는데 모든 데이터를 받는 데 장장 1년이 넘게 걸렸다. 명왕성의 한 지역의 사진은 많은 사람들의 예상 밖이었는데 비공식적으로 '하트'라고 불리는 톰보 영역이라는 곳이다. 톰보 영역은 밸런타인데이 선물용 초콜릿 상자처럼 생긴 거대한 하트 모양의 지형이며 명왕성을 발견한 미국인 천문학자 클라이드 톰보의 이름을 따서 톰보 영역이라고 부른다. 하트의 두 귀는 서로 대조적인 특징을 가진다. 서쪽 귀에는 스푸트니크 평원이 있으며 표면이 밝고 평평하다. 반면에 동쪽 귀는 표면이 어둡고 훨씬 거칠다. 행성학자들이 단단한 표면을 가진 행성을 연구할 때 처음으로 하는 행동은 표면의 연대를 측정하는 것이다. 물론 전체적인 몸체는 한 번에 만들어졌겠지만, 지표면의 일부 지역은 침식이나 용암 흐름 때문에 원래 있던 표면이 지워지고 새로운 지형을 만들기 때문이다. 명왕성같이 추운 행성에서는 얼음이 계속 크레이터를 메꾸기 때문에 크레이터는 사라지고 새로 생긴 차가운 얼음 표면만 남는다. 천문학자들이 행성의 나이를 측정할 때 가장 많이 쓰는 방법은 크레이터의 숫자를 세는 것이다. 100만 년에서 10억 년 사이의 세월이 흐르면서 행성에 부딪힌 천체들이 크레이터를 만드는데 같은 크기의 지역에서 같은 시간 안에 생기는 크레이터의 숫자는 거의 같다. 따라서 같은 행성에서 한 지역의 크레이터 수가 다른 지역보다 적다면 최근에 지형이 바뀌었다는 뜻이며 상대적으로 젊은 지역이라는 의미다. 뉴허라이즌스호가 쓸 만한 사진을 보내면서 과학자들은 명왕성의 크레이터 숫자를 세기 시작했다. 다음은 명왕성의 크레이터에서 알아낸 사실들이다. 스푸트니크 평원 사진에서는 크레이터가 발견되지 않았다. 따라서 천문학적 기준에서 스푸트니크는 아주 젊은데 생성된 지 1,000만 년 혹은 100만 년도 안 되었을지도 모른다. 톰보 영역의 동쪽 귀에는 크레이터가 보이는데, 거의 10억 년 가까이 된 것으로 보인다. 톰보 영역에서 멀리 떨어진 지방, 크레이터가 많은 곳, 그리고 일부 산악 지역은 생성 된 지 40억 년 정도 된 것으로 추정된다. 명왕성은 아직 비밀에 휩싸여 있으며 과학자들에게 아주 흥미로운 존재다. 과학자들은 해왕성의 궤도 바깥과 태양으로부터 50AU 떨어진 곳 사이에 카이퍼 벨트 천체라고 불리는 크기 100킬로미터 이상의 얼어붙은 천체가 10만 개 가량 존재한다고 추정하고 있다. 이 지역의 이름은 천문학자 제럴드 카이퍼의 이름을 따서 지었으며 카이퍼 벨트 천체는 아주 멀어서 집에 있는 망원경으로는 볼 수 없다. 1992년에 천문학자 데이비드 제윗과 제인 류는 명왕성을 제외한 첫 번째 카이퍼 벨트 천체를 발견했다. 그 뒤로 과학자들은 1,000개가 넘는 천체들을 발견해왔다. 1992년부터 발견한 많은 카이퍼 벨트 천체들 중에 드물게 에리스와 같이 명왕성과 비슷한 크기를 가진 천체들도 발견되었다. 왜소행성 에리스는 명왕성보다 훨씬 먼 곳에 있으며 지금까지 알려진 위성인 디스노미아를 포함해 최소 하나 이상의 위성을 가지고 있다. 대다수의 카이퍼 벨트 천체와 명왕성은 다음과 같은 특징을 공유한다. 심하게 찌그러진 타원형 공전궤도를 가진다. 공전 면이 지구의 공전면에 비하여 심하게 기울어져 있다. 이들의 공전 주기와 해왕성의 공전 주기와 해왕성의 공전 주기가 대략 2대 3이다. 이를 궤도 공명이라고 하며 이로 인해 해왕성과 명왕성의 궤도가 겹침에도 불구하고 서로 충돌하지 않는다.