우주 스위스 치즈: NASA, 소행성 베누가 모래사장처럼 초고속으로 식는 비밀을 풀다

뜨거운 뙤약볕 아래 단단한 화강암 볼링공과 고운 해변 모래를 담은 양동이를 둔다면, 어느 쪽이 더 오래 열을 품을지 알아내기 위해 천체물리학 박사 학위가 필요한 것은 아닙니다. 모래는 그늘에 들어가자마자 차갑게 식어버리지만, 묵직한 바위는 갓 구운 감자처럼 열기를 오랫동안 머금기 마련입니다. 그런데 지구 근접 소행성 베누(Bennu)는 수년 동안 이러한 열역학 기초 상식을 대놓고 무시해 왔습니다. 겉모습은 거대한 바위투성이 황무지인데, 식는 속도는 영락없는 고운 모래사장이었기 때문입니다.

하지만 NASA의 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선이 지구로 가져온 소행성 표본을 대상으로 미시적 탐정 수사를 펼친 끝에, 이 우주 미스터리가 드디어 풀렸습니다. 권위 있는 학술지 《네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)》에 실린 연구에 따르면, 베누가 이토록 기이할 정도로 빠르게 열을 잃는 이유는 바로 거대한 바위들의 내부가 거미줄 같은 미세 균열로 가득 차 있었기 때문이었습니다.

이 수수께끼를 풀기 위해 연구진은 궤도에서의 추정에 의존하지 않고, 캡슐을 통해 회수된 밀리미터 단위의 실제 암석 파편을 최첨단 3D X선 컴퓨터 단층촬영(XCT)으로 정밀 검사했습니다. 샘플을 조금도 훼손하지 않고 3차원 투시 영상을 확보한 것입니다.

그 결과 드러난 암석 내부는 그야말로 '우주의 스위스 치즈'였습니다. 암석 깊숙한 곳까지 서로 얽힌 미세 균열망과 전단 파쇄선, 미세한 기공들이 빽빽하게 자리 잡고 있었습니다. 고체 광물에서 열은 분자 간의 직접 접촉을 통해 전달되는데, 이 수많은 미세 균열들이 열 차단 방지턱 역할을 한 것입니다. 베누의 자전 주기(4.3시간) 동안 낮에 받은 태양열은 바위 중심부로 스며들지 못하고 표면에 갇혀 있다가 영하 수백 도의 우주 공간으로 곧장 빠져나가 버렸던 것입니다.

수억 년 동안 미세 운석 폭격과 극심한 온도 변화를 묵묵히 버텨온 베누의 거암들은 속이 완전히 곪아 터져 있었습니다. 다음번에 우주에서 위협적으로 버티고 선 거대한 소행성을 보더라도 겉모습에 주눅 들지 마세요. 알고 보면 속은 온통 열이 줄줄 새어 나오는 바삭한 우주 쿠키일지도 모르니까요.