토성의 고리는 하나의 거대한 얼음판일까요?

둥근 띠를 가까이 들여다보면

사진 속 토성은 단단한 원반을 허리에 끼운 듯 보입니다. 하지만 그 고리에 착륙해 한 바퀴 걸을 수 있는 길은 없어요. 고리는 하나로 붙은 얼음판이 아니라, 토성 주위를 도는 수많은 조각이 멀리서 띠처럼 보이는 것입니다.

주된 재료는 물 얼음입니다. 모래알보다 작은 입자부터 훨씬 큰 덩어리까지 크기도 다양해요. 여러 조각을 한 물체로 생각하기보다, 서로 가까운 궤도를 따라 움직이는 입자들의 무리를 떠올리는 편이 알맞습니다.[1]

조각들이 왜 행성 곁에 머물까요?

고리 입자는 토성의 중력을 받으면서 공전합니다. 토성에 매달린 장식도, 공간에 가만히 떠 있는 가루도 아니에요. 고리마다 공전 속도도 달라, 전체가 딱딱한 바퀴처럼 한꺼번에 회전하지 않습니다.

그 재료가 처음 어디서 왔는지는 별개의 질문입니다. 부서진 위성이나 혜성·소행성의 잔해가 후보로 제시되지만, 고리의 기원을 단 하나의 확정된 사건처럼 말할 수는 없어요. 현재의 구성과 움직임을 관측하는 일과, 오래전 형성 과정을 복원하는 일은 구분해야 합니다.[1]

위성도 고리의 모양에 참여해요

고리 주변의 작은 위성은 중력으로 입자들의 길을 흔들어 무늬를 만듭니다. 카시니 탐사선은 작은 덩어리 주변에서 프로펠러처럼 보이는 흔적도 관측했어요. 이름은 생김새를 비유한 것이며, 실제 날개가 빙글빙글 도는 장치는 아닙니다.

물질을 공급하는 위성도 있습니다. 엔셀라두스가 우주로 내뿜는 얼음 입자와 기체는 밝은 주 고리 바깥의 희미한 E 고리에 재료를 보탭니다. 이 사례를 토성의 모든 고리가 같은 방식으로 만들어진다는 뜻으로 넓혀서는 안 됩니다.[2]

늘 그대로인 고리는 아니에요

고리에서는 재료가 더해지는 일만 일어나지 않습니다. 작은 얼음 입자가 전하를 띠면 토성 자기장의 영향을 받을 수 있고, 일부 물질은 행성의 상층 대기로 이동합니다. 연구자들이 ‘고리비’라고 부르는 과정이에요.

NASA가 소개한 연구는 이러한 손실로 고리의 미래가 바뀔 수 있음을 보여줍니다. 다만 특정 연구의 손실률을 고정된 소멸 날짜로 읽으면 곤란해요. 햇빛을 받는 조건과 계절에 따라 과정이 달라질 수 있으므로, 고리를 영원히 같은 모습인 구조물로 보지 않는 것이 핵심입니다.[3]

밤하늘의 토성을 만나려면

ORBIT의 ‘오늘 밤 행성’에서 관측할 지역과 시간에 토성이 어느 방향·고도에 있는지 먼저 확인해보세요. 맨눈으로 찾은 빛의 점과 사진 속 고리의 세부 모습은 다릅니다. 자세한 고리 모습은 망원경 관측이나 탐사선 자료로 이어서 살펴보면 좋아요.[2]