지구와 크기가 비슷한 금성은 어떻게 가장 뜨거운 행성이 되었을까?
금성이 태양계에서 가장 뜨거운 행성이 된 핵심 이유는 태양과 가깝기 때문만이 아니다. 두꺼운 이산화탄소 대기가 표면에서 나오는 열을 오래 붙잡기 때문이다. 금성은 지구와 크기·내부 구조가 비슷하지만, 현재 표면 온도는 약 467°C이고 대기압은 지구 해수면의 약 93배다.
금성과 지구가 어떻게 이렇게 달라졌는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 두 행성의 차이를 이해하려면 현재의 대기뿐 아니라 물이 있었는지, 화산이 대기에 어떤 기체를 보탰는지까지 함께 살펴봐야 한다.
- 지름 약 12,104km 지구 지름의 약 95%
- 약 467°C 태양계 행성 가운데 가장 높은 표면 온도
- 지구의 약 93배 금성 표면의 대기압
- 대부분 이산화탄소 열이 빠져나가기 어렵게 만드는 대기의 주성분
밝은 구름과 두꺼운 대기는 서로 다른 일을 한다
금성을 덮은 황산 방울 구름은 햇빛을 많이 반사한다. 그래서 금성은 밤하늘에서 매우 밝게 보인다. 그러나 구름을 지나 표면을 데운 에너지는 적외선 형태로 다시 위를 향하고, 두꺼운 이산화탄소 대기는 이 적외선을 여러 번 흡수하고 내보낸다.
이 과정 때문에 표면의 에너지가 우주로 빠져나가기 어렵다. 온실효과는 지구에도 있는 자연 현상이지만, 금성에서는 대기의 양과 조성이 크게 달라 극단적인 고온으로 이어졌다. NASA는 이 현재 상태를 폭주 온실효과의 결과로 설명한다.
금성의 구름은 햇빛을 반사하지만, 구름 아래의 거대한 이산화탄소 대기는 표면의 열이 우주로 빠져나가는 일을 어렵게 만든다.
금성에 바다가 있었는지는 아직 모른다
금성 대기에서는 보통 수소에 비해 무거운 중수소가 차지하는 비율이 지구보다 훨씬 높다. 가벼운 수소가 우주로 더 쉽게 빠져나간 흔적으로 볼 수 있어, 과거의 금성에 지금보다 물이 많았다는 가능성을 뒷받침한다. 하지만 이 측정만으로 표면에 액체 바다가 있었다고 결론 내릴 수는 없다.
과학자들은 서로 다른 두 역사를 시험하고 있다. 금성이 충분히 식어 얕은 바다가 생겼고 오랫동안 온화했을 수 있다는 기후 모형이 있는 반면, 처음부터 너무 뜨거워 수증기가 비로 내려 바다를 만들지 못했다는 연구도 있다. 어느 쪽이 실제 역사였는지는 앞으로 대기와 암석의 성분을 더 정확히 측정해야 가릴 수 있다.
‘고대 금성의 바다’는 가능한 역사 가운데 하나다. 높은 중수소 비율은 물 손실의 단서이지만, 촬영된 해안선이나 바다의 직접 증거는 아니다.
구름 아래의 화산은 레이더로 찾는다
두꺼운 구름 때문에 가시광선 카메라로는 금성 표면을 볼 수 없다. NASA의 Magellan 탐사선은 전파를 보내고 되돌아온 신호를 이용해 표면의 98%를 지도화했다. 그 자료에서는 금성 표면의 적어도 85%가 화산성 흐름으로 덮인 것으로 나타났다.
연구자들은 1990년과 1992년에 촬영한 레이더 자료를 비교해 시프 몬스(Sif Mons)와 니오베 평원(Niobe Planitia) 주변의 신호가 달라진 길을 찾았다. 지형의 경사와 장애물까지 따져 보니, 탐사 기간에 흘러나와 굳은 새 용암이 가장 잘 맞는 설명이었다. 분화 장면을 직접 촬영한 것은 아니지만, 1990년대 초 금성의 지표가 실제로 바뀌었다는 증거다.
새 탐사선들은 대기와 표면을 나누어 살핀다
- 대기를 내려가며 DAVINCI 탐사정은 기체의 성분과 압력·온도·바람을 재고, 구름 아래 알파 레기오(Alpha Regio)를 촬영할 예정이다.
- 궤도에서 표면을 다시 보며 VERITAS는 2031년 이후 새 레이더 지도와 중력·분광 자료로 화산과 내부 구조를 조사할 계획이다.
- 표면 아래까지 살피며 ESA의 EnVision은 2031년 11월 발사를 목표로 레이더와 분광기로 지하 구조·표면·대기를 함께 관측할 예정이다.
세 임무가 서로 다른 높이와 물질을 재는 이유는 금성의 역사가 한 종류의 자료만으로 풀리지 않기 때문이다. 대기의 기체는 물 손실의 시간을 좁히고, 표면의 암석과 화산은 내부에서 어떤 물질이 올라왔는지 알려 준다.
금성은 크기만으로 행성의 미래를 알 수 없음을 보여준다
금성은 지구의 미래를 그대로 보여주는 행성이 아니다. 지구와 비슷한 크기로 시작했어도 대기의 양, 물의 상태, 화산과 암석의 변화가 오랜 시간 쌓이면 전혀 다른 환경이 될 수 있음을 보여주는 비교 대상이다.
밝고 매끈하게 보이는 금성의 겉모습은 단단한 표면이 아니라 높은 구름이 만든다. 가장 뜨거운 땅과 화산의 흔적은 그 아래에 숨어 있다. 레이더와 대기 탐사선은 그 두 층을 연결해 금성이 지금의 모습에 이른 순서를 찾고 있다.