목성이라고 하면 1개의 커다란 대적점과 작은 망원경으로도 관찰되는 4개의 위성 등이 먼저 떠오를 것이다. 대적점은 목성의 표면에 발생한 대규모 기류(氣流)가 마치 태풍의 눈처럼 형성된 것이다. 신비하게도 목성의 대적점은 사라졌다 다시 생겨나기도 했다.
목성의 대적점을 처음 관측한 1600년 대의 과학자들은 이 커다란 점이 변하지 않는다고 생각하여 ‘영구한 점'(Permanent Spot)이라 불렀다. 그러나 대적점은 100년 이상 장기간 사라졌다가 다시 나타났다. 대적점은 왜 생기고, 그 모습은 어떻게 변하고 있는가? 대적점은 과거처럼 다시 사라지게 될까? 그때는 언제일까?
사진기술이 없던 1600년대의 천문학자들은 망원경으로 관찰한 목성의 모습을 그림으로 그려두었다. 목성을 처음 관측한 1665년부터 1713년까지의 관측에서는 대적점의 모습이 변하지 않는 것으로 보였다. 그러나 1713년이 되자 영구하다고 생각했던 것이 사라져버렸다. 이후 118년 동안 보이지 않던 대적점은 1831년에 새롭게 나타났다. 이때부터 ‘영구한 점’이라 부르던 이름은 대적점(Great Red Spot)으로 바뀌었다.
a: 이탈리아의 천문학자 카시니(Giovanni Domenico Cassini 1625-1712) 가 1672년 1월 19일에 관측하여 묘사한 대적점. b: 독일 천문학자 슈바베(Samuel Heinrich Schwabe 1789-1875)가 1851년 5월 10일에 관측 기록한 목성. 이때의 대적점은 타원형으로 나타나 있다. c: 1879년 9월 3일에 영국 천문대의 반사망원경으로 촬영한 대적점은 검은색으로 보인다. D: 1890년 10월 14일 미국의 릭(Lick) 천문대에서 황색 필터를 끼고 촬영한 대적점이다.
이탈리아의 화가 크레티(Donato Creti 1671-1749)는 다수의 천체 그림을 남겼다. 이 목성 그림은 1711년의 작품이며(바티칸 소장), 목성 표면의 무늬와 대적점, 위성 3개가 표현되어 있다.
나사의 보이저 1호 우주탐사선은 1979년에 목성으로부터 9,200,000km 떨어진 곳을 지나면서 처음으로 선명한 대적점 사진을 촬영했다. 대적점 왼쪽에는 구름 형태가 보이고, 대적점 주변은 기류가 복잡하다.
대적점의 최대 신비는 붉은색
목성의 중심부는 액체수소 덩어리이고, 핵심부는 고체 수소(metalic hydrogen)이며, 대기는 수소와 소량의 헬륨으로 구성되어 있다. 태양계에서 가장 큰 허리케인인 적황색의 대적점은 목성의 적도 남쪽 22° 위치에 있다. 목성의 대기가 만든 거대한 고기압 폭풍지대인 대적점이 왜 적황색으로 보이는지 그 이유는 아직 모르고 있다.
대적점이 회전하는 속도는 빠를 때는 시속 600km를 넘고 느릴 때는 그 절반 정도이다. 대적점의 크기에 대한 정밀한 측정은 21세기에 들어와 시작되었다. 2004년에 측정된 대적점의 직경은 지구 직경의 약 3배인 40,000km였으나, 2017년에는 규모가 16,350km로 줄어들었다.
허블우주망원경으로 목성을 세밀하게 관측하면서 대적점 외에 몇 개의 소적점도 발견되었다. 목성 관측 천문학자들은 대적점과 소적점을 포함한 주변의 기류 변화를 분석한다. 사진은 목성의 대적점과 소적점 및 지구의 크기를 비교한다.
목성은 수소와 소량의 헬륨으로 이루어진 기체상 행성이다. 영상은 목성의 기류를 나타낸다. 적도를 중심으로 북반구와 남반구의 기류가 반대 방향으로 흐른다. 목성의 하루는 지구의 4.5일이다.
허블우주망원경으로 촬영한 대적점이다. 과학자들은 허블우주망원경의 영상을 분석하여 적점의 규모와 깊이, 운동 속도 등을 조사한다.
최근 스페인 빌바오에 있는 바스크 카운트리 대학의 천문학자 산체스-라베가(Sanchez Lavega) 팀은 과거 375년 동안 관측된 대적점의 크기가 지금(2023년)과 얼마나 달라졌는지 자세히 분석하여, 그 결과를 2024년 6월에 나온 학술지 <Geophysical Research Letters>에 발표했다. 그들의 연구에 의하면, 지금의 대적점은 1600년대의 모습과 많이 다르며, 오늘날 대적점은 다시 줄어들고 있고, 동시에 이동 속도는 빨라지고 있다고 했다.
산체스-레베가의 논문에서는 대적점이 사라질 날에 대해서는 자세히 예측하지 않았다. 그러나 나사 고다드 우주센터의 목성 대기 과학자인 여성 천문학자 사이먼(Amy Simon)은 지금부터 약 30년 후가 되면 대적점을 볼 수 없게 될지 모른다고 추정하고 있다.
목성의 영어 쥬피터(Jupiter)는 고대 로마 신화에 등장하는 ‘하늘과 천둥의 신’ 이름이다. 이런 쥬피터의 대적점이 왜 붉은지 그 이유에 대해 사이먼과 동료 과학자들은 “목성 대기에 포함된 황화수소암모늄 성분이 태양에서 오는 우주방사선의 영향을 받기 때문일 것이다.”는 이론을 설명하고 있다. 또한 사이먼은 “대적점의 변화를 자세히 연구하면 지구의 허리케인(태풍)을 이해하는 데도 도움이 될 것이다.”고 말하고 있다. – YS
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