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| 타이탄 Titan / タイタン / 土卫六 | |
| 모행성 | 토성 |
| 구분 | 외위성 대형 위성 |
| 지름 | 5,151km(±4.0km) |
| 표면적 | 8.3×107 km2 |
| 질량 | (1.3452±0.0002)×1023 kg |
| 평균 거리 | 1,221,870km |
| 궤도 경사각 | 0.34854° |
| 이심률 | 0.0288 |
| 공전 주기 | 15.945일 |
| 자전 주기 | 조석 고정 |
| 대기압 | 146.7 kPa[1] |
| 대기 조성 | 질소 98.4% 메탄 1.4% 수소 0.2% |
| 평균 온도 | 93.7K(−179.5°C) |
| 겉보기 등급 | 8.2~9.0 |
| 표면 중력 | 1.352m/s2 (0.138 G) |
| 발견 날짜 | 1655년 3월 25일 |
| |
| 짙은 대기를 레이더를 통해 투과해서 촬영한 타이탄의 모습 |
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| 지역별 사진들을 모아서 만든 사진[2] |
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1. 개요
Titan토성의 가장 큰 위성.
2. 상세
태양계 전체 위성 중에서는 목성의 위성 가니메데에 이어 두 번째로 크다. 행성인 수성보다도 크지만 질량은 수성의 40%밖에 되지 않는다.[3]천왕성의 위성인 티타니아(타이타니아)와 헷갈리면 안 된다. 타이타니아는 타이탄의 여성형인데, 타이타니아도 천왕성의 최대 위성이다.
겉보기등급은 대략 8등급 수준으로, 소형 천체망원경을 사용하면 그리 어렵지 않게 관찰할 수 있다. 하지만 관측하기가 좀 많이 힘들 것이다.
2.1. 대기
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, 메테인과 에테인으로 구성된 구름이 존재한다.
대기의 존재는 1903년에 에스파냐의 천문학자 주제프 코마즈 이 술라(Josep Comas i Solà)가[4] 타이탄의 주연감광을 관측하여 간접적으로 그 존재를 예측하였고, 1944년에 네덜란드 태생의 미국 천문학자 제러드 카이퍼(Gerard Kuiper)가[5] 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,[6][7] 금성처럼 짙은 대기가 있기 때문에 표면이 거의 보이지 않는다.[8] 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[9] 등을 발견했다. 그런데 온도 때문에 물로 이루어진 것이 아니라 탄화수소로 이루어져 있다. 그중에서도 액체 메테인이 대부분을 차지한다.더 놀랍게도 지구에서 물이 순환[10]하는 것처럼 타이탄의 액체 메탄도 구름이 되어 비가 내리는 등 순환을 하고 있다. 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 메테인, 석유, 천연가스가 있다. 따라서 위성 전체가 원유 덩어리이다. 이는 모든 석유가 생물의 사체에서 비롯된 게 아니라는 대표적 예이다. 카시니 탐사선의 조사에 의하면 타이탄의 대기에서는 폴리프로필렌, 즉 우리가 매일같이 쓰는 플라스틱도 발견되었다. 관련기사
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.
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 만(灣)인 모레이 사이누스(Moray Sinus)의 깊이는 85m 정도라는 사실을 확인했다.#
또한 타이탄의 바다에서 일어나는 파도는 높아봤자 3mm밖에 되지 않는다고 밝혀졌다.# 사실상 매우 잔잔한 바다인 셈.
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 메테인이나 에테인이 액체로 흐르는 환경이 형성된 것이다.지구가 지금의 환경이 된 것은 태양과 가까워 각종 유기화합물의 활동 조건에 맞는 온도와 물이 제공되었다는 점인데, 얼음층은 타이탄의 지하에 풍부하게 존재하는 것으로 추정되지만 낮은 온도 때문에 타이탄은 생명체를 기대하기 어렵다. 하지만 다양한 탄화수소 화합물과 나이트릴, 소량의 산소화합물이 발견되면서 외계생명체가 존재할 수 있는 유력한 후보지로 주목받고 있다.
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 우산을 낙하산처럼 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[14]의 덕이 크다. 미국과 유럽이 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 추정돼[15] 이 바다 안에서도 생명체가 발견될 가능성이 제기되고 있다. 토성의 다른 위성 엔셀라두스와 목성의 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 '물이 존재하는데, 생명체 또한 존재할 수도 있지 않을까?'는 정도로만 가볍게 받아들이자.
타이탄은 원시지구와 유사하다고 평가된다.## 타이탄의 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]
하위헌스가 착륙한 후 찍은 사진
원래 기체 손상을 우려하여 바다로 추정되는 부분에 착수하려고 했는데, 알고 보니 위 사진처럼 그곳이 땅이었다. 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 20일 가량의 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. 2028년 발사[18] 예정.#
6. 기타
질량이 매우 크고, 다른 위성인 하이페리온과 궤도가 가까우며, 3:4 궤도공명을 이루기 때문에 하이페리온의 자전축을 심하게 교란시킨다. 이 때문에 하이페리온은 짧은 기간동안 회전 속도와 자전축이 심하게 변하며, 변화를 예측하는 것도 어렵다.지구의 달처럼 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. 이것의 대표적인 예시가 바로 해왕성의 위성인 트리톤.
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.- 마블 시네마틱 유니버스에서는 실제 토성의 위성인 타이탄이라는 설정이었던 코믹스 원작과 달리, 이름만 같고 다른 곳에 존재하는 행성으로 변경되었다. 궤도상에서 토성의 묘사를 찾을 수 없으며, 타이탄 자체가 별도의 위성을 가지고 있는 등 현실의 타이탄과 묘사가 다르기 때문. 영화 어벤져스: 인피니티 워에서 타이탄 행성이 등장하는데 타노스가 리얼리티 스톤으로 과거 화려했던 문명을 보여주었다. 물론 현재는 폐허가 되어버렸다.
- 데스티니 시리즈에서는 여행자의 테라포밍을 받지는 않았지만 여행자의 축복을 통해 큰 과학적 발전을 한 인류에 의해 크라켄 해는 신 태평양으로 개명되고 그곳엔 신 태평양 생태도시가 건설된다. 인류 문명 붕괴 당시 검은 함대에 의해 타이탄의 중력장이 비틀어지고 이 여파로 거대한 해일이 벌어지면서[19] 생태도시의 돔이 무너지고 300만의 인구가 그대로 절멸하는 등 생태도시는 버려진 채 방치되었고, 인류의 몰락 이후 붉은 전쟁 시점에선 군체와 몰락자들에게 점령된다. 출현의 시즌이 끝난 이후 어둠에게 잠식되어 접근 자체가 되지 않는다. 이후 감감무소식이다가 빛의 추락 심해의 시즌에서 드디어 타이탄의 슬론과 연락이 닿았다. 수호자가 악몽의 뿌리 레이드에서 행성해설자를 죽임으로써 타이탄이 풀려났기 때문. 옛날부터 무수한 떡밥이 있었던 레비아탄 아흐사와 타이탄을 지킨 슬론을 도와 사바툰의 잔재를 추적한다.
- 데드 스페이스 시리즈에서는 인류가 최초로 플래닛 크랙을 실행한 천체로, 이미 수 세기 전에 소멸한 지 오래다. 그리고 그 잔해를 중심으로 세워진 타이탄 정거장이 2편의 무대로, 난개발이 심한 까닭에 스프롤(무질서하게 확장된 시가지)이라는 별칭이 붙었다. 이름답게 한때 광업을 바탕으로 번성했지만 현 시대에 와서는 점점 쇠락해가고 있었으며, 데드 스페이스 시리즈의 무대라는 시점에서 이미 멸망이 예견되어 있었다.
- Warhammer 40,000에서는 위성 타이탄이라는 이름으로, 그레이 나이트의 본거지로 사용된다. 이쪽도 테라포밍을 완료한 것 같다.
- X 시리즈에서도 테라포밍이 완료되어 등장한다. 지구에 주황색이 가득한 형상.
- 은하철도 999에서 999호의 중간정차역이기도 하다. TV판 극장판 둘 다 등장하는데, 여기도 테라포밍이 완료되어서 대단히 살기 좋은 낙원으로 나온다. 그러나 개인의 자유를 너무 강조한 나머지 타인에게 마음대로 위해를 입혀도 되고, 그런 짓을 방해해서는 안 된다는 것이 법으로 명문화 되어 있는 곳이었다. 겉보기에는 낙원이지만 실상은 헬게이트. 나레이션도 타이탄에 대해서 자유의 진정한 의미도 모르는 자들이 자신의 자유를 위해 남의 자유를 빼앗는 삭막한 곳이라고 평가했다.
- 울트라 시리즈에서도 한 번 나왔는데, 더★울트라맨의 후반부 악역인 헤라 군단의 전진 기지가 타이탄에 세워졌고 여기에서 지구침략용의 함대와 우주괴수들을 제작 또는 훈련하는 등 매우 높은 비중을 자랑한다. 결국 48화에서 울트라맨 조니어스에게 개털려서 타이탄 기지는 완전히 작살났고, 이곳의 사령관이었던 로이가는 끔살당했다.
- 대부분의 지구형 행성과 위성들이 테라포밍된 카우보이 비밥에서는 황량한 사막으로 나오며, 그렌과 비셔스가 전우로서 싸운 전투가 벌어졌다고 한다. 그 전투가 어떤 전투였는지, 혹은 그 외의 상황이 어땠는지는 불명. 다만 다른 행성 및 위성들과 마찬가지로 우주복 없이 호흡할 수 있는 환경인 듯하다.
- 가타카에서 빈센트가 떠나는 행성이 타이탄이다. 작중에서 타이탄에 우주선을 발사할 기회가 다시 오려면 70년을 기다려야 한다고 말한다.
[1] 지구 대기압의 1.4배.[2] 카시니-하위헌스가 2004년에 촬영한 사진이다.[3] 이는 수성이 밀도가 높은 철이 주 성분인 행성이다 보니 크기에 비해 매우 무겁기 때문이다.[4] 이름이 일반적인 에스파냐 이름과 다른 이유는 카탈루냐어 이름이기 때문이다.[5] 카이퍼 벨트의 그 사람 맞다.[6] 카시니 탐사선이 타이탄 표면에서 1472~1631km까지 접근하였을 때도 마찰로 감속이 일어나 궤도 조정이 필요했다.[7] 지구는 열권을 제외하면 100km까지 뻗어 있다.[8] 이 연무는 타이탄 대기의 질소와 탄화수소 등이 광화학 반응을 일으켜 형성된 톨린 입자로 구성된 것이다. 연무가 상층 대기에서 태양 복사를 흡수하는 역항을 하기 때문에, 지구에서 오존층에 의해 성층권이 형성되는 것과 유사한 원리로 타이탄에서도 성층권이 형성된다.[9] 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.[10] 물이 증발하여 구름을 형성하고 그것이 비가 되어 다시 물이 되는 순환.[11] 'Mare'는 라틴어로 바다라는 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 '하이건스'이다. 예전에는 '하위헌스'를 '호이겐스'라고 불렀는데 이는 Huygens를 일본어로 옮긴 ホイゲンス(호이겐스)를 중역한 것이다.[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] ![파일:RCBCnTa.jpg]()
[18] 토성까지 가는데 7년이 걸리므로 2035년에 도착할 것이다.[19] 정확히는 검은 함대의 힘에 의해 타이탄이 계란 모양으로 잡아당겨졌고 타이탄의 형태가 원 상태로 돌아오면서 쏠린 메탄이 해일로 만들어진 것.