마케마케(Makemake): 태양계 외곽의 얼음 왜소행성

 

기본 정보

마케마케(Makemake)는 태양계 카이퍼대(Kuiper Belt)에 위치한 대표적인 왜소행성(Dwarf Planet)으로, 2005년 발견되어 2008년 국제천문연맹(IAU)에 의해 공식적으로 왜소행성으로 지정되었습니다. 이름은 이스터섬 신화의 창조의 신 '마케마케'에서 유래되었습니다.

마케마케의 평균 반지름은 약 715km로, 명왕성보다 작지만 카이퍼대 천체 중에서는 상대적으로 큰 천체에 속합니다. 질량은 약 3.1 × 10²¹ kg으로 추정됩니다. 태양에서의 평균 거리는 약 45.8 AU(약 68억 5000만 km)에 달하며, 공전 주기는 약 306년입니다.

자전 주기는 약 7.77시간으로 매우 빠른 편이며, 이러한 빠른 자전으로 인해 약간 납작한 형태를 가진 것으로 추정됩니다.

구성 요소 및 표면 특징

마케마케는 얼음과 암석으로 이루어진 천체로, 표면은 질소(N₂), 메탄(CH₄), 에탄(C₂H₆) 등 휘발성 물질이 풍부하게 존재하는 것으로 알려져 있습니다. 구성 요소와 표면 특징은 다음과 같습니다.

• 표면 구성: 적외선 관측 결과, 표면의 대부분이 얼음으로 덮여 있으며, 메탄과 에탄이 주요 구성 성분으로 확인되었습니다.

• 표면 색상: 상대적으로 밝은 붉은색을 띠고 있으며, 이는 표면에서 발생하는 방사선 분해로 인해 복잡한 유기 화합물인 톨린(Tholin)이 형성된 결과로 해석됩니다.

• 기온: 극저온 환경으로, 표면 온도는 약 -240°C로 추정됩니다.

마케마케는 태양으로부터 매우 멀리 떨어져 있어, 표면의 휘발성 물질이 거의 움직임 없이 안정적으로 존재하고 있는 것으로 분석됩니다.

대기와 특징

마케마케는 매우 희박하거나 거의 존재하지 않는 대기를 가지고 있을 것으로 추정됩니다. 표면의 질소와 메탄이 승화하여 일시적인 대기를 형성할 수 있으나, 현재까지 관측된 바로는 지속적인 대기는 존재하지 않는 것으로 여겨집니다. 일부 학자들은 마케마케의 대기 형성이 태양과의 거리 변화에 따라 주기적으로 일어날 수 있으며, 근일점 근처에서는 소량의 휘발성 물질이 대기 형태로 존재했다가 다시 응결될 가능성도 있다고 주장합니다.

이유는 마케마케의 질량과 중력이 상대적으로 낮아 휘발성 기체를 유지하기 어렵기 때문이며, 기체가 형성되더라도 태양으로부터 멀리 떨어진 궤도에서 온도가 너무 낮아 대부분의 기체가 응결해 표면으로 돌아간다고 분석됩니다. 

특히, 마케마케의 표면 온도는 약 -240°C로 극히 낮아, 대부분의 질소와 메탄이 고체 상태로 존재하게 되며, 일시적으로 형성된 대기조차 매우 빠르게 응결되어 표면으로 다시 내려앉는 순환을 반복할 것으로 추정됩니다. 이러한 특징으로 인해 마케마케는 태양계 내에서 매우 불안정하고 일시적인 대기 환경을 가진 왜소행성으로 평가됩니다.

위성과 탐사

2016년 허블 우주망원경 관측을 통해 마케마케의 첫 번째 위성인 MK2가 발견되었습니다. MK2는 지름이 약 175km로 추정되며, 마케마케에서 약 21,000km 떨어진 곳을 공전하고 있습니다. 위성의 발견은 마케마케의 질량과 내부 구조를 계산하는 데 중요한 단서를 제공하고 있습니다.

현재까지 마케마케를 근접 탐사한 탐사선은 없으며, 대부분의 정보는 허블 우주망원경과 지상 관측을 통해 확보되었습니다. 하지만 미래의 외곽 태양계 탐사 계획에서는 마케마케도 주요 탐사 대상으로 고려될 가능성이 있습니다.

형성과 진화

마케마케는 약 46억 년 전 태양계 형성과 함께 생성된 것으로 추정되며, 태양계 외곽의 카이퍼대에서 탄생한 원시 천체입니다. 강력한 태양풍으로부터 비교적 자유로운 환경 속에서 휘발성 물질이 보존되었고, 이로 인해 메탄과 에탄 같은 물질이 풍부하게 남아 있는 것으로 분석됩니다.

마케마케의 궤도는 다소 타원형이며, 다른 카이퍼대 천체들과 비슷하게 해왕성과 중력적 상호작용을 경험했을 가능성이 큽니다. 이러한 궤도 변화 과정에서도 휘발성 성분이 유지된 것은 마케마케의 상대적으로 큰 질량과 낮은 태양 복사 영향 때문으로 풀이됩니다.

흥미로운 사실과 특이점

마케마케는 태양계에서 공식적으로 명왕성, 에리스, 하우메아와 함께 4대 왜소행성 중 하나로 인정받는 천체입니다. 그만큼 과학적 가치가 매우 높아, 카이퍼대 천체와 태양계 외곽 연구의 핵심 대상으로 주목받고 있습니다.

또한, 마케마케는 톨린 물질이 형성되어 붉은색을 띠는 대표적인 천체로, 태양계 외곽에서 유기물질의 자연적인 생성 과정을 이해하는 데 중요한 자료가 됩니다. 이러한 유기물질은 외계 생명체 탐사 연구에서도 중요한 단서로 작용할 수 있습니다.

마케마케의 빠른 자전과 상대적으로 작은 크기는 표면 지형과 내부 구조 연구에 흥미로운 과제를 던져주며, 향후 탐사를 통해 지질학적 활동 여부가 밝혀질 가능성도 존재합니다.

미래 연구 및 가능성

마케마케는 카이퍼대의 대표적인 얼음 천체로, 향후 태양계 외곽 탐사의 핵심 목표가 될 것으로 예상됩니다. NASA와 ESA는 차세대 외곽 태양계 탐사선 계획에서 마케마케를 포함한 카이퍼대 천체들을 대상으로 한 장기 탐사를 검토하고 있습니다.

마케마케의 위성 MK2의 존재는 질량과 내부 구조를 보다 정확하게 계산할 수 있는 기회를 제공하며, 지하에 얼음층이나 휘발성 물질이 보존되어 있을 가능성도 제기되고 있습니다.

향후 탐사를 통해 마케마케의 표면과 내부, 위성의 기원과 진화를 밝히는 연구가 진행된다면, 이는 태양계 형성과 외곽 환경에 대한 이해를 획기적으로 넓히는 계기가 될 것으로 기대됩니다.