우주는 비어있지 않습니다. 수많은 암석과 금속 조각이 태양계를 떠돌며, 때로는 지구와 충돌합니다. 작은 것은 대기에서 타버려 유성이 되지만, 큰 것은 지표에 도달하여 운석이 됩니다. 더 큰 소행성이나 혜성이 충돌하면 재앙적 결과를 초래합니다. 역사상 가장 유명한 충돌은 6600만 년 전 공룡 멸종 사건입니다. 지름 약 10킬로미터 소행성이 현재 멕시코 유카탄 반도 칙술루브에 충돌했습니다. 폭발 에너지는 히로시마 원폭의 10억 배였고, 지름 180킬로미터 크레이터를 만들었습니다. 충격으로 거대한 쓰나미가 일어났고, 화구에서 분출된 암석이 대기로 솟구쳤다가 낙하하며 전 세계 산불을 일으켰습니다. 먼지와 재가 하늘을 뒤덮어 햇빛을 차단했고, 광합성이 멈추며 식물이 죽었습니다. 초식 공룡이 굶어 죽고, 육식 공룡도 뒤따랐습니다. 몇 년간 지속된 충격의 겨울이 지구를 뒤덮었습니다. 공룡의 75퍼센트와 해양 생물의 대부분이 멸종했지만, 작은 포유류는 살아남았고 이후 번성하여 인류로 진화했습니다. 만약 충돌이 없었다면 공룡이 여전히 지구를 지배하고 인류는 존재하지 않았을 것입니다. 더 최근 사건도 있습니다. 1908년 시베리아 퉁구스카에 소행성 또는 혜성 조각이 공중에서 폭발했습니다. 지상에 도달하지는 않았지만 폭발 에너지는 원폭 수백 배였고, 2000제곱킬로미터 숲을 쓰러뜨렸습니다. 8000만 그루 나무가 넘어졌지만 다행히 사람이 거의 없는 곳이었습니다. 2013년 러시아 첼랴빈스크에는 지름 20미터 운석이 대기에 진입하여 폭발했습니다. 충격파로 유리창이 깨지며 1500명이 다쳤습니다. 이 글에서는 운석과 소행성의 종류, 충돌의 역사와 증거, 위협과 방어, 그리고 탐사를 상세히 알아보겠습니다.
운석과 소행성의 종류
우주에서 오는 물체는 크기와 위치에 따라 다르게 불립니다. 유성체는 우주 공간의 암석 조각으로, 크기는 먼지부터 수 미터까지입니다. 대부분 소행성 충돌이나 혜성에서 떨어진 파편입니다. 유성은 유성체가 대기에 진입하며 타는 현상입니다. 빠른 속도로 대기와 마찰하여 빛을 내며, 별똥별이라고도 합니다. 대부분 완전히 타버려 지상에 도달하지 못합니다. 초속 11~72킬로미터로 진입하며, 높이 100~120킬로미터에서 빛나기 시작합니다. 유성우는 특정 시기에 유성이 많이 보이는 현상입니다. 혜성이 남긴 먼지 띠를 지구가 통과하며 일어나고, 페르세우스, 레오, 오리온 등 방사점 별자리 이름을 따릅니다. 8월 페르세우스 유성우는 시간당 수십 개를 볼 수 있습니다. 운석은 대기를 통과하여 지표에 도달한 물체입니다. 크기가 충분히 커서 완전히 타지 않은 것이며, 매년 수천 톤이 지구에 떨어집니다. 대부분 작아 주목받지 못하지만, 때로 큰 것이 발견됩니다. 운석은 세 종류입니다. 석질 운석은 가장 흔하며 전체의 약 94퍼센트입니다. 규산염 광물로 이루어져 있고, 일반 암석과 비슷해 보입니다. 콘드라이트는 콘드룰이라는 작은 구형 입자를 포함하며, 태양계 초기 물질을 보존합니다. 철 운석은 철과 니켈 합금으로 이루어져 있고, 전체의 약 5퍼센트입니다. 무겁고 광택이 나며, 소행성 중심부에서 왔습니다. 절단하면 비드만슈테텐 무늬라는 아름다운 결정 구조가 보입니다. 석철 운석은 암석과 금속이 섞여 있으며, 가장 드물어 1퍼센트입니다. 팔라사이트는 철-니켈에 감람석 결정이 박힌 것으로 매우 아름답습니다. 소행성은 화성과 목성 궤도 사이 소행성대에 주로 있습니다. 수백만 개가 있으며, 크기는 먼지부터 세레스의 940킬로미터까지 다양합니다. 목성 중력이 행성 형성을 방해하여 작은 조각으로 남았습니다. 지구 근접 소행성은 지구 궤도 근처를 지나는 소행성입니다. 약 3만 개가 알려져 있으며, 지름 140미터 이상은 약 2000개입니다. 일부는 충돌 위험이 있어 지속적으로 추적됩니다. 혜성은 얼음과 먼지로 이루어진 더러운 눈덩이입니다. 카이퍼 벨트와 오르트 구름에서 와서 태양 근처를 지나며, 얼음이 증발하여 꼬리를 만듭니다. 충돌하면 소행성보다 더 큰 피해를 줄 수 있습니다.
충돌의 역사와 증거
지구는 탄생 이후 수없이 충돌당했습니다. 초기 지구는 더 심했으며, 45억 년 전 화성 크기 천체 테이아와 충돌하여 달이 형성되었습니다. 후기 대폭격기는 약 41억~38억 년 전으로, 태양계 재배치로 소행성과 혜성이 대량으로 내행성을 강타했습니다. 지구와 달의 고대 크레이터 대부분이 이때 만들어졌습니다. 생명이 탄생하기 어려웠지만, 혜성이 물과 유기물을 가져와 생명 기원에 기여했을 가능성도 있습니다. 크레이터는 충돌의 흔적입니다. 달에는 수없이 많지만 지구에는 약 190개만 확인됩니다. 대기가 작은 충돌을 막고, 침식과 판 구조론이 크레이터를 지웁니다. 가장 큰 것은 남아프리카 프레데포르트 크레이터로 지름 약 300킬로미터이며, 약 20억 년 전 형성되었습니다. 침식되어 희미하지만 충돌 증거가 남아있습니다. 칙술루브 크레이터는 가장 유명합니다. 지름 180킬로미터이며, 유카탄 반도 해안 지하에 묻혀 있어 1970년대까지 발견되지 않았습니다. 중력 이상과 시추로 확인했고, 6600만 년 전 K-Pg 경계와 정확히 일치합니다. 전 세계 K-Pg 경계 지층에서 이리듐이 발견됩니다. 이리듐은 지각에 드물지만 운석에 풍부하며, 충돌 증거입니다. 1980년 루이스 알바레즈와 아들 월터가 발견하여 충돌설을 제안했고, 처음에는 논란이었지만 지금은 정설입니다. 충돌 석영과 텍타이트도 발견됩니다. 충돌 석영은 고압으로 변형된 석영 결정이며, 텍타이트는 충돌로 용융되어 하늘로 솟구쳤다 떨어진 유리 조각입니다. 칙술루브 외에도 대멸종과 충돌의 관련성이 연구됩니다. 2억 5200만 년 전 페름기 대멸종은 생명의 90퍼센트가 사라진 가장 극심한 사건이며, 시베리아 트랩 화산 폭발이 주원인이지만 충돌도 기여했을 가능성이 있습니다. 최근 충돌도 있습니다. 1947년 러시아 시호테알린에 철 운석이 떨어져 수천 조각으로 분열했고, 가장 큰 조각은 1.7톤입니다. 수백 개 작은 크레이터를 만들었지만 인명 피해는 없었습니다. 1954년 미국 앨라배마에서 운석이 집 지붕을 뚫고 여성 허벅지에 맞았습니다. 운석으로 다친 최초 기록이며, 심각하지 않았습니다.
위협과 방어
충돌 위험 평가
지구 근접 소행성은 지속적으로 감시됩니다. NASA와 ESA는 전문 망원경으로 하늘을 관측하며 새로운 소행성을 찾고 궤도를 계산합니다. 지름 1킬로미터 이상 소행성의 95퍼센트 이상이 발견되었고, 향후 100년간 충돌 위험이 없습니다. 하지만 140미터 이상은 40퍼센트만 발견되었으며, 이 크기도 도시를 파괴할 수 있어 위험합니다. 토리노 척도는 충돌 위험을 0에서 10까지 평가합니다. 0은 충돌 확률 제로, 10은 확실한 전 지구적 재앙입니다. 대부분 소행성은 0이며, 역사상 가장 높은 것은 4였습니다. 2004년 아포피스는 처음 발견 시 2029년 충돌 확률이 2.7퍼센트로 토리노 척도 4였지만, 추가 관측으로 위험이 사라졌습니다. 2029년 지구에서 3만 킬로미터 떨어져 지나갈 것이며, 정지 궤도 위성보다 가깝습니다. 맨눈으로 볼 수 있을 것입니다. 베누는 지름 500미터 소행성으로 2182년 충돌 확률이 약 0.057퍼센트입니다. 작지만 무시할 수 없으며, NASA 오시리스-렉스가 샘플을 채취하여 2023년 지구로 가져왔습니다. 궤도를 정밀 측정하고 구성을 이해하여 방어 계획을 세울 수 있습니다. 충돌 영향은 크기와 속도에 달렸습니다. 50미터는 도시를 파괴하고, 140미터는 대도시를 초토화하며, 1킬로미터는 국가를 파괴하고 전 세계 기후에 영향을 줍니다. 10킬로미터는 대멸종을 일으킵니다. 다행히 큰 것일수록 드물며, 10킬로미터급은 수천만 년에 한 번입니다.
행성 방어
소행성 충돌을 막는 방법이 연구됩니다. 핵폭탄은 영화에서 자주 나오지만 실제로는 최후의 수단입니다. 소행성을 산산조각 내면 여러 조각이 떨어져 더 위험할 수 있습니다. 표면 폭발로 궤도를 바꾸는 것이 나으며, 수년 전 발견하면 작은 변화로 충돌을 피할 수 있습니다. 운동 충돌체는 우주선을 소행성에 고속으로 충돌시켜 궤도를 바꾸는 방법입니다. NASA DART 미션이 2022년 성공했습니다. 소행성 디모르포스에 충돌하여 궤도 주기를 32분 단축했고, 충돌로 궤도를 바꿀 수 있음을 증명했습니다. 인류 최초의 행성 방어 실험이었습니다. 중력 견인은 우주선을 소행성 옆에 오래 머물게 하여 중력으로 천천히 끌어당기는 방법입니다. 시간이 오래 걸리지만 부드럽고 예측 가능합니다. 수십 년 여유가 있을 때 적합합니다. 태양 돛은 소행성 표면에 거울을 설치하여 태양 복사압으로 밀어내는 방법입니다. 이론적이며 아직 시험되지 않았습니다. 레이저 제거는 레이저로 표면을 가열하여 물질을 증발시키고 반작용으로 밀어내는 방법입니다. 역시 이론적입니다. 조기 발견이 가장 중요합니다. 수십 년 전에 발견하면 작은 힘으로도 궤도를 충분히 바꿀 수 있지만, 몇 년밖에 없으면 큰 힘이 필요하고 어렵습니다. 베라 루빈 천문대는 2025년 가동되며, 밤하늘 전체를 3일마다 촬영하여 수백만 소행성을 발견할 것입니다. NEO 서베이어는 NASA가 개발 중인 적외선 우주 망원경으로, 지구 근접 소행성을 찾는 데 특화되었습니다. 운석은 위험이지만 과학적 보물이기도 합니다. 태양계 형성을 연구하는 샘플이며, 일부는 화성이나 달에서 왔습니다. 충돌로 튕겨나와 지구에 떨어진 것이며, 다른 행성의 정보를 담고 있습니다. 하늘을 계속 감시하고 대비하며, 공룡처럼 무방비로 당하지 않을 것입니다.