태양계의 첫째 행성, 수성

태양에서 가장 가까운 행성인 수성은 언제나 태양 옆에 붙어 다니기 때문에 관측하기가 쉽지 않습니다. 하지만 인류는 꾸준한 관측과 탐사를 통해 수성의 기원과 구조를 조금씩 밝혀왔습니다.

수성의 형성과 구조

수성은 지구의 달과 비슷한 겉모습을 하고 있지만 달에 비해 훨씬 높은 평균 밀도를 가지고 있습니다. 이는 내부에 무거운 성분이 많이 존재한다는 것을 의미합니다. 수성은 반경의 약 3분의 4에 해당하는 거대한 철과 니켈 성분의 핵을 가지고 있으며 전체 질량의 약 70퍼센트가 금속으로 이루어져 있고 나머지 30퍼센트는 규산염 성분으로 이루어져 있습니다. 이러한 구조 때문에 수성은 태양계의 다른 지구형 행성과는 다른 독특한 특성을 보입니다.

1987년에 시행된 컴퓨터 시뮬레이션 연구는 수성의 형성과정이 매우 격렬했음을 보여주었습니다. 형성 초기 수성은 거대한 미행성과 충돌한 것으로 추정되며 충돌과정에서 외부의 가벼운 물질들은 대부분 우주 공간으로 날아가 버리고 내부 깊은 곳에 있던 철과 니켈 같은 무거운 물질만 남게 되었습니다. 이 결과 평균 밀도가 크게 증가하여 현재의 수성이 되었다고 설명됩니다.

수성은 거의 대기가 존재하지 않는 행성입니다. 남아 있는 가스층은 매우 희박하며 수소 헬륨 나트륨 칼륨 칼슘 등의 원자가 포함되어 있습니다. 형성 초기에는 대기를 가지고 있었을 것으로 보이나 작은 중력 때문에 대부분이 우주로 유실되었습니다. 현재 남아 있는 성분들은 태양풍 미세 운석 충돌 등 외부 요인에 의해 지속적으로 공급되고 있습니다.

수성의 표면 온도는 매우 극단적입니다. 평균 온도는 약 179도이나 밤에는 영하 183도 낮에는 427도까지 변화합니다. 그럼에도 불구하고 1992년 레이더 관측을 통해 북극 지역 크레이터 내부에서 얼음이 발견되었습니다. 이 얼음은 혜성 충돌이나 내부 방출로 형성된 물이 태양광이 닿지 않는 지역에 남아 있던 것이라 추정됩니다. 수성의 구조와 형성 과정을 통해 작은 행성이라도 태양계 형성의 중요한 단서를 제공하고 있음을 알 수 있습니다.

수성의 운동과 물리적 특징

수성은 공전과 자전에서 독특한 운동 특성을 보입니다. 1639년 망원경 관측을 통해 수성도 달과 금성처럼 위상이 변한다는 사실이 밝혀졌고 이를 통해 수성이 태양을 중심으로 공전하고 있음을 확인했습니다.

1965년 레이더 관측 이전에는 수성이 한 번 공전할 때 한 번 자전한다고 생각되었으나 실제로는 자전과 공전이 3 대 2 비율을 이룹니다. 즉 수성이 태양을 두 바퀴 도는 동안 세 번 자전합니다. 이로 인해 수성의 항성일은 약 58.64일인 반면 태양일은 약 176일로 크게 차이가 납니다. 이러한 현상은 태양과의 강한 조석력과 근접한 궤도 특성에 기인합니다.

수성의 자전축 기울기는 약 0.01도로 행성들 중 가장 작습니다. 따라서 수성에서 본 태양은 거의 천정에 머무르며 남북으로 거의 움직이지 않습니다. 이로 인해 수성의 계절 변화는 미미합니다.

수성의 궤도는 매우 타원형으로 근일점이 약 0.31AU 원일점이 약 0.47AU입니다. 이 궤도의 근일점 이동량 중 일부는 뉴턴 역학으로 설명되지 않았으나 아인슈타인의 일반상대성이론으로 설명이 가능해졌습니다. 또한 마리너 10호 관측을 통해 수성의 자기장은 지구에 비해 약 100배 이상 약한 것으로 밝혀졌습니다. 이 자기장은 다이너모 이론과 완전히 일치하지 않기 때문에 과거의 자전 속도와 내부 조건의 변화가 영향을 주었을 가능성이 제기되고 있습니다.

신화와 인류의 인식 속 수성

수성은 고대 문명 때부터 관측된 천체로 수메르 바빌로니아 그리스 로마의 신화와 문화 속에 깊숙이 자리하고 있습니다. 수메르인들은 수성을 관측하여 기록했으며 바빌로니아인들도 주기적인 움직임을 남겼습니다. 고대 그리스 철학자들은 수성과 금성이 태양을 중심으로 돈다고 주장하기도 했습니다.

수성은 고대 그리스에서 신 헤르메스와 동일시되었고 로마에서는 메르쿠리우스로 불렸습니다. 발이 빠른 신의 이름을 붙인 것은 수성이 태양 주위를 빠르게 도는 특징과 관련이 있습니다. 이후 영어 명칭인 머큐리 머큐리우스는 이러한 전통을 이어받아 오늘날까지 사용되고 있습니다.

수성은 과학적 탐구의 대상일 뿐 아니라 인류 문화와 상상력을 연결하는 상징이기도 합니다. 앞으로의 탐사를 통해 수성의 미스터리가 더 많이 밝혀질 때 인류는 태양계의 형성 역사에 관해 더욱 깊은 이해를 얻을 것입니다.