소행성 충돌 시나리오에 놀라움을 금치 못했어
조영환 기자
February 9, 2025
이번 주 과학 관련 뉴스에서 주목할 만한 소식 중 하나는 바로 '소행성 충돌'에 관한 연구입니다. 기초과학연구원(IBS) 팀은 지름이 500미터에 달하는 소행성 '베누'가 지구와 충돌할 경우의 상황을 시뮬레이션하여 연구 결과를 발표했습니다. 이와 함께 우리는 소행성 충돌을 예방할 수 있는 방법과 현재 진행 중인 연구 단계에 대해서도 살펴보겠습니다. 2182년, 지구와 베누의 충돌 확률은 0.037%로 추정되며, 이는 2700분의 1에 해당합니다.
비록 100년 이상의 시간이 남아 있지만, 우리의 후손들에게는 다소 우려스러운 수치로 보일 수 있습니다. IBS 연구진은 이러한 충돌이 실제로 발생할 경우 어떤 결과를 초래할지를 탐구하고 있으며, 그 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 발표되었습니다. 만약 베누가 지구에 충돌하게 된다면, 지구는 엄청난 양의 먼지에 뒤덮일 것이며, 이 먼지의 양은 1억에서 4억 톤에 이를 것으로 예상됩니다.
이러한 먼지는 성층권에 도달해 태양의 빛이 지표면에 도달하는 것을 차단하게 되어, 지구의 온도가 약 4도 떨어지고 강수량 또한 15% 감소할 것으로 보입니다. 이러한 변화는 육상의 가뭄을 악화시키고, 대기 중의 먼지가 태양광을 반사하는 '충돌 겨울' 현상을 일으키게 됩니다. 또한 성층권의 온도가 높아져 오존층의 파괴가 가속화되며, 지구 전체의 평균 오존농도는 32% 감소할 것이라는 연구 결과도 있습니다.
이러한 환경 변화로 인해 육상 식물의 광합성 생산량은 36% 줄어들고, 해양 생물의 생산성도 25% 감소할 것입니다. 특히 남극해와 동태평양 지역은 철분이 부족하여 해양 식물플랑크톤의 성장이 제한되고 있지만, 소행성의 충돌로 인해 대기 중의 먼지가 해양으로 침전되면서 철분 공급이 급증하고, 이는 규조류의 성장을 촉진하게 됩니다. 그러나 이러한 급격한 성장은 일정 시간이 지나면 대량 폐사로 이어지고, 그 결과 미생물이 유기물을 분해하기 위해 산소를 과다 소비하게 되어 해양 생태계에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
과거에도 이와 유사한 연구가 진행된 바 있습니다. 약 6600만 년 전 공룡의 멸종을 초래한 소행성 충돌 사건이 그 예입니다. 당시 약 9km의 거대한 소행성이 유카탄반도에 충돌하여, 공룡을 포함한 지구 생물의 75%가 멸종하는 결과를 초래했습니다. 이 충돌로 인해 햇빛이 차단되면서 '충격 겨울'이 발생하고, 지구의 온도는 최대 11도까지 떨어졌습니다. 인류의 생존을 위한 과학 기술은 어떤 방향으로 나아가고 있을까요?
1998년에 개봉한 SF 영화 '아마겟돈'에서는 NASA가 소행성을 폭발시키기 위해 로켓을 발사하는 장면이 등장합니다. 영화 속에서는 소행성에 착륙한 후 핵폭탄을 설치해 소행성을 두 개로 쪼개는 방식이지만, 현실에서 이러한 방법을 실현하는 것은 매우 어렵습니다. 그래서 NASA는 새로운 접근 방식을 개발했습니다. '다트(DART)'라는 이름의 소행성 방향 전환 실험이 그것입니다. 이 실험은 소형 우주선을 소행성에 충돌시켜 궤도를 변경하는 방식입니다.
실제로 2022년 9월 26일, NASA는 '디모르포스'라는 소행성에 DART 우주선을 충돌시키는 실험을 진행했습니다. 디모르포스는 더 큰 소행성 '디디모스'를 1189미터 거리에서 11시간 55분 주기로 공전하고 있는 소행성으로, 그 너비는 170미터입니다. 충돌 이후 DART의 공전 주기가 실제로 변한 사실이 확인되었습니다. 충돌 전 디모르포스의 공전 주기는 11시간 55분에서 11시간 23분으로 줄어든 것으로 나타났습니다. 비록 작은 실험이지만, 이는 큰 가능성을 보여준 사례입니다.
또한 레이저를 이용하거나 우주선을 소행성과 나란히 배치해 중력을 이용해 궤도를 변화시키는 방법에 대한 연구도 진행되고 있지만, 아직 실제로 적용된 적은 없습니다. 핵폭탄을 이용한 방법도 고려될 수 있습니다. 미국 새디아국립연구소 연구팀은 지난해 9월 소행성 근처에서 핵폭탄이 폭발할 경우 발생하는 방사선 펄스가 소행성의 표면을 기화시키고, 이 과정에서 기화된 물질이 한쪽으로 분출되면서 소행성의 궤도를 바꿀 수 있다는 연구 결과를 발표한 바 있습니다.
이들은 진공 환경에서 실리카와 석영 소재로 모형 소행성을 제작하고, 고온의 아르곤 플라스마를 이용해 X-선 펄스를 생성하는 실험을 진행했습니다. 이 실험에 따르면, 1Mt 규모의 핵폭발이 발생하면 약 4km 너비의 소행성의 궤도를 변경할 수 있다는 결론을 도출했다고 합니다. 현재로서는 소행성이 지구로 떨어지면 대처하기 어려울 수 있지만, 20년에서 30년 정도 기다리면 과학자들이 인류를 구할 수 있는 기술을 개발할 가능성이 높아 보입니다.
