7. 태양계의 진공 청소기인 목성을 적당한 거리에 거느리고 있는 지구

목성은 태양계의 가장 큰 행성이다. 목성의 존재가 우리의 생존에 어떤 연관이 있을까 하고 궁금해 하겠지만 목성 역시 달과 못지않게 우리의 생존에 중요한 역활을 한다. 우리 태양계에는 화성과 목성 사이 그리고 목성 괘도 근처에 소행성대가 존재 하는데 괘도를 이탈한 소행성들과 주기적 또는 비 주기적으로 태양을 방문하는 혜성들이 지구에 큰 위협을 줄수 있다. 이런 소행성들이나 혜성 또는 이들의 부서진 파편들이 지구상에 떨어지는 것을 운석이라고 부르는데 지금 이 시간에도 수 많은 운석들이 지구 대기권으로 떨어 지고 있다. 그림 1.11은 지구로 떨어지는 운석의 크기와 그러한 운석이 얼마나 자주 떨어지는가를 보여주는 그림이다. 직경 1미터 정도인 운석은 한시간에 하나 정도로, 수 미터 크기의 운석은 매일 한번 정도 그리고 집채만한 10미터 크기의 운석은 일년에 한번 정도로 지구상에 떨어진다. 대기권으로 돌입하는 운석의 직경이 10미터 이하일 경우 대부분은 공기와의 마찰로 인해 대기중에서 다 타버려 실제로 지표상에 어떤 충격을 주지 못하지만 문제는 그 보다도 더 큰 운석이 지구로 떨어질 경우이다.

그림 1.11 - 지구상에 떨어지는 운석의 크기와 그 빈도수를 보여주는 그래프. x-축은 운석의 크기이고 y-축은 그러한 크기의 운석들이 얼마나 자주 떨어지는지 나타낸다.

이러한 운석들이 지표상에 떨어지면 심각한 재난을 불러 일으킨다. 실제로 1908년 소련 퉁구스카 지역에서 약 60미터 크기의 운석이 떨어지면서 지표상에서 폭발을 하였는데 그 충격에 의해 서울 면적 3배 정도가 되는 지역에서 약 8천만 그루의 나무가 쓰러졌다고 한다 (그림 1.12 참조). 이런 크기의 운석은 1세기에 한번 정도로 떨어지며 그 폭발력은 히로시마 원폭 1000개에 해당한다. 100미터 크기의 운석은 천년에 한번 정도, 1km 크기의 운석은 백만년에 한번 정도에 그리고 백악기 말인 6천5백만전에 멕시코의 유카탄 반도에 떨어져 지구상의 공룡들을 멸종시킨 약 10km 크기의 운석은 1억년에 한 개 정도가 떨어진다. 100m 크기의 운석이 떨어지면 약 1km 정도의 운석 구덩이가 생기며 수백 메가톤의 TNT를 터트린 것과 같은 충격을 미쳐 우리나라 정도의 땅을 초토화 시키고 만일 그 운석이 바다에 떨어질 경우 엄청난 쓰나미로 인해 해안가에 있는 대부분의 도시들이 물에 휩쓸리게 된다.

그림 1.12 – 퉁그스카에 떨어진 운석의 의해 한 방향으로 쓰러진 나무들

목성이 지구상의 생명체에 중요한 이유는 이렇게 지구에 큰 위협을 주는 운석들을 우리 지구 대신에 빨아들여 지구를 지켜주는 방패막 역할을 한다는데 있다. 이것이 가능한 이유는 목성의 질량이 지구에 비해 320배나 커서 그만큼 중력이 세기 때문이다. 계산에 의하면 직경이 1km 이상의 주기 혜성들의 경우 목성이 지구보다 약 5,000배 정도나 혜성들을 잘 포획하는데 만일 우리 지구 가까이에 목성이 없었다면 이런 혜성들이 목성 대신에 우리 지구에 떨어져 엄청난 피해를 입혔을 것이다. 목성의 큰 중력이 실제로 혜성을 포획하는 장관이 1994년에 벌어졌는데 그림 1.13 상단은 목성의 중력에 의해 포획되어 여러 조각으로 부서진 슈메이커-레비 혜성을 허블 우주 망원경이 관측한 사진이고 그림 1.13 하단은 이 혜성의 부서진 조각들을 목성이 진공청소기 처럼 빨아들여 목성 표면에 부딪치는 장면을 관측한 사진이다. 사진에 갈색으로 보이는 부분들이 혜성 조각이 부딪친 지점인데 부딪힌 혜성 중 가장 큰 조각은 지름이 약 2km 정도로 만일 이것이 목성 대신 우리 지구에 떨어졌다면 북미 대륙 정도의 땅을 초토화 시킬수 있는 위력이었다.


그림 1.13 - 슈메이커-레비 혜성의 부서진 모습 (상단 그림)과 부서진 혜성 조각이 충돌한 모습 (하단 그림). 목성 아래의 검은 부분들이 충돌한 자국 들이다.

우리 지구 근처에 이런 목성이 존재하여 운석의 충돌로부터 우리를 보호 해주니 얼마나 다행인가? 그런데 한가지 중요한 사실은 목성이 지구로 부터 지금보다 더 멀리 떨어져 있었거나 또는 지금의 크기보다 조금 더 적었다면 지구에 이렇게 큰 위협을 줄수 있는 많은 운석들을 잘 포획하지 못했을 것이다. 적당한 크기의 목성이 지구로부터 적당한 거리에 존재하고 있어 지구에 부딪치는 위험한 천체들을 대신 포획하여 지구상의 모든 생명체를 보호한다는게 신비로운가?