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타이탄(위성)



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스콜
S/2004 S 13
히로킨
야른삭사
문딜파리
S/2006 S 1
S/2004 S 17
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하티
S/2004 S 12
트리므르
S/2007 S 3
베스틀라
S/2006 S 3
수르투르(수르트)
카리
로게
포르뇨트
S/2019 S 1

토성으로부터의 거리 순으로 정렬  ·  : 이누이트군 (순행 1)  ·  : 갈릭군 (순행 2)  ·  : 노르스군 (역행)

타이탄
Titan / タイタン / 土卫六
파일:Titan_in_true_color.jpg촬영: Cassini (NASA, 2012)
모천체 토성
구분 외위성
대형 위성
지름 5,151km(±4.0km)
표면적 8.3×107 km2
질량 (1.3452±0.0002)×1023 kg
평균거리 1,221,870km
궤도경사각 0.34854°
이심률 0.0288
공전주기 15.945일
자전주기 조석 고정
대기압 146.7 kPa[1]
대기조성 질소 98.4%
메탄 1.4%
수소 0.2%
평균온도 93.7K(−179.5°C)
겉보기 등급 8.2~9.0
표면중력 1.352m/s2

파일:attachment/Titan.jpg
짙은 대기를 레이더를 통해 투과해서 촬영한 타이탄의 모습

파일:external/www.parkoz.com/Titan_160502_1.jpg
지역별 사진들을 모아서 만든 사진[2]

1. 개요2. 상세
2.1. 대기
3. 액체의 존재4. 생명체 존재 가능성5. 탐사6. 기타7. 대중매체에서

[clearfix]

1. 개요

Titan

토성위성이다. 토성의 위성 중에서 가장 크다.

2. 상세

태양계 전체 위성 중에서는 목성의 위성 가니메데에 이어 두 번째로 크다. 행성인 수성보다도 크지만 질량은 수성의 40%밖에 되지 않는다. 천왕성의 위성인 티타니아(타이타니아)와 헷갈리면 안 된다. 타이타니아는 타이탄의 여성형인데, 타이타니아도 천왕성의 최대 위성이다.

2.1. 대기

파일:external/upload.wikimedia.org/497px-Titan%27s_atmosphere.svg.png

태양계에서는 희귀하게도 짙은 오렌지 빛 대기가 존재하는 위성이고, 심지어 지구보다 기압이 높다. 지구의 평균 기압이 101.3 kPa인데 타이탄의 기압은 무려 146.7 kPa로 지구 기압의 1.4배에 달한다. 기압이 높고 대기가 짙어서 '차가운 금성'이라는 별명이 붙었다. 대기의 98%가 질소로 이루어져 있으며, 메탄에탄으로 구성된 구름이 존재한다.

대기의 존재는 1903년에 에스파냐의 천문학자 주제프 코마즈 이 술라(Josep Comas i Solà)가[3] 타이탄의 주연감광을 관측하여 간접적으로 그 존재를 예측하였고, 1944년에 네덜란드 태생의 미국 천문학자 제러드 카이퍼(Gerard Kuiper)가[4] 분광학적 연구를 통해 대기의 존재를 입증했다. 1980년에 보이저 1호의 탐사를 통해 표면 기압이 150 kPa 정도라는 사실이 밝혀졌다.

대기는 높은 밀도에 비해 타이탄의 중력이 약하다보니 지구 대기에 비해 상당히 높이 뻗어 있어 열권을 제외해도 600km 높이까지 존재하며,[5][6] 금성처럼 짙은 대기가 있기 때문에 표면이 거의 보이지 않는다. 이로 인해 2004년 하위헌스 탐사선이 타이탄 표면에 도착하기 전까지는 타이탄의 표면을 관측할 수 있는 방법이 없어서 타이탄에 관한 정보가 부족했다.

3. 액체의 존재

카시니 탐사선은 타이탄의 극지방에서 액체를 발견했는데, 한순간 나타났다 사라지는 것이 아니라 안정적으로 유지되는 강, 바다, 호수, 삼각주[7] 등을 발견했다. 단, 온도 때문에 로 이루어진 것이 아니라 탄화수소로 이루어져 있다. 그중에서도 액체 메탄이 대부분을 차지한다.

더 놀라운 것은, 지구에서 물이 순환[8]하는 것처럼 타이탄의 액체 메탄도 구름이 되어 비가 내리는 등 순환을 한다는 사실이다. 또한 타이탄의 계절에 영향을 받는다. 이 사실을 발견함으로써 타이탄은 지구를 제외하고 안정적으로 유지되는 액체가 지표면에 존재하는 것을 인류가 직접적으로 확인한 첫 번째 천체가 되었다.

액체의 대부분이 탄화수소로 이루어져 있는데, 탄화수소의 대표적인 예로는 메탄, 석유, 천연가스가 있다. 즉, 위성 전체가 원유 덩어리라는 뜻이다. 인류가 항공우주 기술을 발달시켜 타이탄에서 자원을 채굴해 올 만큼의 기술력을 확보하는 날이 온다면, 인류의 자원 문제는 깨끗이 해결될 수 있을 것이다.[9] 중력도 지구의 15% 수준으로 낮아 자원을 채굴한 다음 지구로 귀환하기 위해 재 이륙할 때에도 추진제를 최소한으로 사용할 수 있고, 어쩌면 외행성계 유인탐사를 위한 일종의 급유장으로 활용할 가능성도 있을지도.

과거 석유가 생물의 사체에 비롯됐다는 유기물 설이 지배적이었지만, 타이탄처럼 무기물 설이 대두되고 있다.[10] 카시니 탐사선의 조사에 의하면 타이탄의 대기에서는 폴리프로필렌, 즉 우리가 매일같이 쓰는 플라스틱 성분도 발견되었다. 관련기사

파일:external/trendsupdates.com/Kraken-Mare-on-Titan.jpg

타이탄의 바다. 사진은 타이탄에 있는 바다/호수 중에서 두 번째로 큰 리게이아 해(Ligeia Mare[11])이다. 대략 12만 6천㎢로 남한의 면적보다 약간 더 크다.

파일:/image/001/2012/12/13/AKR20121213063500009_01_i_59_20121213101316.jpg

타이탄의 강. 나일강과 비슷한 형태로 320㎞ 이상 뻗어 있는 강 줄기가 발견되었다. 이 강은 수원지로부터 흘러가다가 '크라켄 해'[12]로 흘러가는 것으로 나타났다.

2019년, 타이탄에 있는 호수의 가장자리가 급경사로 수백미터 가량 치솟아 있는 것은 액체 질소 폭발에 의한 것이라는 새로운 연구 결과가 나왔다. #

코넬 천체물리학 및 행성과학 센터(CCAPS)의 발레리오 포기알리가 이끄는 연구팀은 카시니의 레이더 데이터를 분석해 크라켄 해의 가장 자리의 옅은 만인 모레이 사이누스(Moray Sinus)의 깊이는 85m 정도라는 사실을 확인했다.#

4. 생명체 존재 가능성

우선 태양에서 거리가 꽤 멀기 때문에 온도가 매우 낮다. 평균 온도는 93.7K으로, 섭씨 영하 179도이다. 최고 온도로 잡아도 174K, 섭씨 영하 99도이다.[13] 타이탄의 이런 막장스러운 기후는 과거 1억 년 동안 변함이 없었다. 이렇게 온도가 낮으니 메탄이나 에탄이 액체로 흐르는 환경이 형성된 것이다. 지구가 지금의 환경이 된 것은 태양과 가까워 각종 유기화합물의 활동 조건에 맞는 온도와 이 제공되었다는 점인데, 얼음층은 타이탄의 지하에 풍부하게 존재하는 것으로 추정되지만 낮은 온도 때문에 타이탄은 생명체를 기대하기 어렵다.

또, 중력이 지구의 1/8 정도다. 중력이 낮고 기압이 높아 메탄으로 이루어진 비가 슬로우 모션처럼 내리며 빗방울의 크기도 지구에 비해 상당히 크다. 지구도 지금보다 기압이 높다면 튼튼한 우산낙하산처럼 쓸 수 있다. 덧붙이면 기압이 낮을 경우 비는 마치 총알처럼 쏟아질 것이다. 약한 중력과 짙은 대기층을 고려하면, 만약 인간이 타이탄 표면에 우주복을 입고 서 있다면 팔을 좀 휘젓는 것만으로 공중에서 헤엄을 치면서 떠다닐 수 있다.

현재 타이탄에 대한 정보는 토성으로 발사된 탐사선 카시니-하위헌스호(카시니-호이겐스호)[14]의 덕이 크다. 미국유럽이 공동개발한 탐사선으로, 카시니 호는 토성의 궤도를 돌며, 하위헌스 호는 카시니 호에서 분리되어 타이탄에 착륙한 위성 탐사선이다. 하위헌스 호는 타이탄의 표면에서 유기물의 존재를 확인했다. 이 카시니-하위헌스호가 타이탄에 대한 자세한 정보를 탐사한 덕에 타이탄의 환경은 원시지구의 모델과 유기화합물로부터 생물체의 발현의 관계를 밝히는 귀중한 정보로 활용되고 있다. 카시니-하위헌스 호에서 관측한 자료를 바탕으로 생명체의 존재 가능성을 주장하는 학자들이 나오기도 했다.

타이탄은 지표 뿐만 아니라 지표 아래에도 바닷물이 있을 것으로 추정[15] 이 바다 안에서도 생명체가 발견될 가능성이 제기되고 있다. 토성의 다른 위성 엔셀라두스목성의 위성 유로파에도 지표 아래에 바다가 있을 것으로 추정돼 생명체의 존재 가능성이 거론되고 있으니 이들과 비슷한 상황일지도.

그런데 2014년 타이탄의 이 바닷물이 사해보다 염분이 높을 것 같다는 추정이 나왔다. 여기에 따르면 지나치게 높은 염분에 의해 복잡한 형태의 생명체가 살기엔 부적합하다고 한다. 물론 어디까지나 추정이지 확정은 아니므로 너무 회의적인 반응을 보일 필요는 없다.

이런 것들을 보면 역시 아직까지는 설레발일 가능성이 높다. 어쨌든 저 막장스러운 온도 때문에 물이나 염이 있어도 액체인 표층에서 화학반응이 누적되어 생명체가 발생하기는 쉽지 않다.[16] 일단은 그냥 '이 존재하는데, 생명체 또한 존재할 수도 있지 않을까?'는 정도로만 가볍게 받아들이자.

타이탄은 원시지구와 유사하다고 평가된다.## 티이탄의 생명체 존재 가능성은 위키백과에서 따로 문서가 만들어질 정도로 목성의 위성 유로파와 마찬가지로 주목받는 주제이다.영어 위키백과한국어 위키백과

5. 탐사

1655년 3월 25일 크리스티안 하위헌스와 그의 형 콘스탄테인 하위헌스가 관측 도중 발견했다.

1997년 10월 15일 카시니 프로브와 함께 하위헌스 착륙선이 발사되었다. 2004년 12월 25일 카시니와 분리되었으며 2005년 1월 14일 하위헌스가 타이탄의 대기권에 돌입하였고 2시간 30분 후 표면에 착륙하면서 임무를 마쳤다.


하위언스의 탐사 과정.[17]



파일:t0Ihmgm.jpg

하위헌스가 착륙한 후 찍은 사진

원래 기체 손상을 우려하여 액체 상태의 바다로 추정되는 부분에 착륙하려고 했는데, 알고 보니 위 사진처럼 그곳이 이었다. 다행히 표면이 물렁해서 탐사선이 충돌로 파괴되는 참사는 피했다.

생명체가 존재할지 모른다는 가능성 때문에 NASA나 유럽우주국(ESA) 등에 의한 여러 탐사계획이 제안된 상태다. 그중의 하나인 타이탄 호수 탐사선(Titan Mare Explorer: TiME)은 호수 표면을 순항하면서 호수와 대기의 화학적 구성을 조사하는 임무를 띤다.

타이탄에서 20일가량의 기간 동안 보내온 하위헌스의 자료는 카시니의 중계를 통해 지구로 전달되었다. 한편 카시니 또한 타이탄을 거점으로 활용해 궤도를 수십 차례 수정했다. 마지막 토성 대기 돌입 절차에서도 타이탄에서 플라이바이를 했다.

2019년에 타이탄 지도가 나왔다.#

카시니-하위헌스가 위대한 탐사를 마무리한 후, 2019년 6월 27일에 드래곤플라이 미션이 뉴 프런티어 4번째 미션으로 선정되었다. 2026년 발사[18] 예정.#

6. 기타

질량이 매우 크고, 다른 위성인 하이페리온과 궤도가 가까우며, 3:4 궤도공명을 이루기 때문에 하이페리온의 자전축을 심하게 교란시킨다. 이 때문에 하이페리온의 경우 짧은 기간동안 회전 속도와 자전축이 심하게 변하며, 변화를 예측하는 것도 어렵다.

지구처럼 점점 토성하고 멀어지고 있다.# 이는 지극히 당연한 현상으로 공전주기가 모행성의 자전주기보다 긴 위성은 필연적으로 조석 가속이 일어나기 때문에, 모행성의 자전 각운동량을 조금씩 공급받아 공전 각운동량이 증가하여 모행성으로부터 서서히 멀어진다. 모행성보다 공전주기가 짧거나 공전방향이 모행성의 자전방향과 반대라면 반대로 조석 감속이 일어나 모행성과 점점 가까워진다.

7. 대중매체에서

아무래도 태양계 중에서 그나마 만만한(?) 천체이기 때문에 각종 SF작품에서는 사람이 살 수 있도록 테라포밍이 된 모습으로 자주 등장한다. 테라포밍이 되지 않더라도 석유가 흐르는 누런 천체라는 점이 호기심을 자극시키기 때문에 테라포밍 없이도 써먹힌다.

[1] 지구 대기압의 1.4배.[2] 카시니-하위헌스가 2004년에 촬영한 사진이다.[3] 이름이 일반적인 에스파냐 이름과 다른 이유는 카탈루냐어 이름이기 때문이다.[4] 카이퍼 벨트의 그 사람 맞다![5] 카시니 탐사선이 타이탄 표면에서 1472~1631km까지 접근하였을 때도 마찰로 감속이 일어나 궤도 조정이 필요했다.[6] 지구의 경우 열권 제외하면 100km까지 뻗어있다.[7] 삼각주가 특히 중요한데, 그 이유는 바로 형성 과정에 상당히 긴 시간이 필요하기 때문이다. 따라서, 삼각주가 있다는 뜻은 타이탄의 표면에 매우 오랫동안 액체가 안정적으로 흘러 왔다는 뜻이 된다. 마찬가지로 화성의 탐사선인 퍼시비어런스가 착륙한 지점에 있는 삼각주도 화성에서도 상당히 오랜 시간 동안 표면에 액체가 안정적으로 흘렀다는 뜻이 된다.[8] 물이 증발하여 구름을 형성하고 그것이 비가 되어 다시 물이 되는 순환.[9] 다만 그 시대까지 가면 이미 핵융합 발전과 친환경 에너지 비율이 매우 커졌을 것이며, 전기자동차수소자동차가 실용화되어 석유의 중요성이 급감했을 것이다. 물론, 석유의 진가는 단순히 연료에 있는 것이 아니라 수없이 많은 제품의 원료로서의 가치가 압도적이기에 어떻게 될 지 예측할 수는 없다.[10] 다만 광합성을 통해 물이 나오기도 하고 수소-산소의 결합을 통해서도 물이 나오듯이, 서로 다른 방식으로 비슷한 성분의 물질이 만들어졌을 가능성도 있다.[11] 'Mare'는 라틴어바다라는 뜻이며 '마레'로 발음한다. 지구 외 천체는 라틴어로 된 명칭을 붙인다. 예를 들어 산은 Mons라고 한다.[12] 타이탄에서 가장 큰 바다이다.사진[13] 참고로 지구에서 최저 기온을 기록했다는 남극도 영하 91.2도가 한계이다. 이것도 역사상 최저기온이 그렇다는 거고 보통은 남극의 겨울에도 영하 70도~80도 이하의 막장스러운 기온은 잘 안 나온다고 한다. 그나마 대기권으로 가면 중간권 계면은 영하 130도까지 내려가기도 한다.[14] 크리스티안 하위헌스(Christiaan Huygens, 1629~1695)는 네덜란드의 천문학자로 타이탄을 최초로 발견한 사람으로 알려져 있다. 다만 이 천체를 발견하긴 했지만 이것이 위성이라고 확신은 하지 못한 나머지 이 천체에 직접 명명은 하지 않았고, 이 '타이탄'이라는 이름은 후일 윌리엄 허셜이 붙여주었다. 하위헌스는 이 밖에도 토성과 그 위성들에 대해 많은 연구업적을 남겼다. 하위헌스는 모국 언어인 네덜란드어 발음이며, 영어로는 호이겐스라 읽힌다.[15] 타이탄의 표면은 누런 얼음이다. 얼음이 단단하게 굳어 바위 같은 형태가 된 것이다.[16] 물론 사정이 비슷한 엔셀라두스나 유로파는 생명체 발견 가능성이 나오기는 한데 여기는 두꺼운 얼음층이 표면에 존재해서 외부요인으로부터 완벽히 차단된데다 얼음층 덕에 내부가 어떤지는 모른다.[17] 위 영상 잘릴 시 아래 사진으로 대체 바람. 파일:RCBCnTa.jpg[18] 토성까지 가는데 7년이 걸리므로 2033년에 도착할 것이다.