지구와 소행성 폭발 포착(소행성 탐지 기술의 발전)

충돌 예측된 7번째 소행성…지난 23년 1년간 3개 관측능력 발전

영국해협 상공서 폭발한 소행성

지구 충돌 경로에 있는 작은 소행성이 사전에 포착돼 영국 해협의 새벽 하늘을 순간적으로 밝히는 장면이 생생하게 포착됐다.

유럽우주국(ESA)에 따르면 약 1ｍ 크기의 이 소행성은 13일 새벽 2시 58분(현지시간·한국시간 13일 오전 11시58분) 대기권을 뚫고 불덩어리(火球)가 돼 떨어지다 영국해협 상공에서 폭발하며 장관을 연출하고 어둠 속으로 사라졌다.

파편 중 일부는 프랑스 노르망디 루앙의 북부 해안가에 떨어졌을 수도 있는 것으로 추정됐다.

소행성의 지구 충돌 장소와 시간까지 정확히 예측돼 있던 터라 이 장면은 프랑스와 영국은 물론 멀리 벨기에와 독일에서도 목격됐는데, 하늘에 궤적을 그리다가 폭발하는 장면을 잡은 동영상이 ESA 홈페이지에도 공개돼 있다.

이 소행성은 헝가리 '피스케스테퇴 천문대'의 천문학자 크리스티안 사르네츠키가 구경 60㎝ 슈미트 망원경으로 전날 밤 8시 18분께 처음 포착했다.

사르네츠키는 지난해 3월에도 지구 충돌을 앞둔 '2022 EB5' 소행성을 포착한 바 있다.

사르네츠키는 이번에 포착한 소행성을 '사르(Sar)2667'로 명명했는데, 약 30분 뒤 두 번째 관측이 이뤄지고 '국제천문연맹'(IAU) '소행성센터'(MPC)에 보고되면서 '2023 CX1'이라는 공식 명칭이 부여됐다.

2023 CX1은 크로아티아 '비스냔 천문대'를 비롯해 다른 망원경으로도 추가 관측이 이뤄지면서 영국해협 상공 서쪽에서 동쪽으로 진입하며 오전 2시 50∼3시 3분 사이에 폭발하고, 크기가 1ｍ 정도여서 지상에서 인명이나 재산 피해가 발생하지는 않을 것으로 분석됐다.

지구 충돌 6시간여를 남겨놓고 존재가 확인된 것인데, 지금까지 지구 충돌 전에 포착된 소행성으로는 7번째로 기록됐다. 이 중 2022 EB5를 비롯해 3개가 지난 1년 사이에 포착돼 소행성 발견 역량이 비약적으로 발전하고 있음을 보여줬다.

ESA 지구방어실은 '미어캣' 경보시스템을 통해 제때 통보가 이뤄지고 이에 대비한 광학 망원경 네트워크가 가동되면서 이번 관측이 이뤄질 수 있었다고 밝혔다.

추락하는 1m 크기 유성을 7시간 전에 포착하다

23년02월13일 불덩어리가 되어 떨어지고 있는 소행성 ‘2023 CX1’. 사진 Gijs de Reijke 제공

지구 근접 천체 감시 기술이 발전하면서 지름 1미터의 유성 추락 시간과 지점을 몇시간 전에 예측하는 데까지 이르렀다.

헝가리의 천문학자 크리스티안 사르네츠키는 지난 12일 저녁 수도 부다페스트에서 북쪽으로 100km 떨어져 있는 해발 940미터 마트라산 정상의 피스케시테퇴천문대에서 지구근접천체(NEO)를 찾고 있었다.

지름 60cm의 슈미트망원경을 통해 밤하늘을 살펴보던 그의 눈에 하늘에서 움직이는 작은 물체가 발견된 것은 오후 8시18분7초(세계 표준시 기준)였다. 그는 언론 인터뷰에서 “지구근접천체라는 건 분명했지만 특별히 빠르게 움직이지는 않았으며, 빛도 희미했다”고 당시 상황을 말했다.

그는 곧바로 이 천체에 ‘Sar2667’(공식 명칭은 ‘2023 CX1’)라는 임시 이름을 붙여 유럽우주국에 알렸다. 그는 지난해 3월11일 이 천문대에서 추락 2시간 전에 지름 2미터의 소행성(2022 EB5)을 발견한 전력이 있다.

이어 30분이 지난 8시49분 유럽우주국 소행성센터(MPC)도 이 소행성을 발견했다. 다시 40분이 지난 뒤 이번엔 크로아티아의 비슈난천문대가 이 천체를 확인했다.

이무렵 세계 각지의 소행성 충돌 영향 평가 시스템이 충돌 가능성 100%와 함께 다음날 오전 2~4시 사이에 영국해협에 추락할 것이라는 예측을 내놨다. 또 소행성의 크기는 대략 1미터이며 인명이나 재산 피해는 없을 것으로 추정했다.

추락 전 포착한 건 이번이 7번째

7시간 후 유럽 곳곳에서 지상에 추락하는 물체에 대한 목격담이 잇따랐다. 이 물체는 예측대로 서쪽에서 동쪽으로 해협을 가로지르는 경로를 따라 추락했다. 유성이 불덩이가 돼 지상에 충돌하는 시점도 오전 2시59분으로 정확히 예상시간(오전 2시50분~3시3분) 내에 있었다.

20곳의 천문대가 유성을 관측했고, 유성이 추락한 오전 3시까지 60여건의 사진 및 동영상이 국제유성기구(IMO)에 올라왔다. 소행성은 주로 영국 남부와 프랑스에서 주로 목격됐지만 벨기에, 네덜란드, 독일에서도 신고가 들어왔다. 유럽우주국은 “대기 중에서 다 타지 않고 남은 유성의 일부가 프랑스 노르망디의 루앙 북쪽 해안가에 떨어졌을 가능성이 있다”고 밝혔다.

지구 대기권에 진입하기 전에 소행성을 감지해 충돌 시점과 지점을 예측한 것은 이번이 7번째다. 나머지 6개 소행성은 크기가 각각 4미터(2008TC3), 3미터(2014AA, 2018LA), 6미터(2019MO), 2미터(2022EB5), 1미터(2022WJI)였다. 모두 2008년 이후의 일이다.

이 가운데 3차례의 발견이 지난 12개월 사이에 이뤄졌다. 특히 지난 1년 사이 소행성 발견과 추락 사이의 시간 간격이 2시간에서 4시간, 7시간으로 갈수록 늘어난 것이 눈에 띈다. 유럽우주국은 “이는 소행성 탐지 기술이 얼마나 빠르게 발전하고 있는지를 보여주는 고무적인 사례”라고 밝혔다.

2013년 러시아 모스크바에서 동쪽으로 1500km 떨어진 체바쿨 호수에서 회수한 첼랴빈스크 유성의 잔해물. 무게가 570kg에 이른다. 

나사가 10년전 행성방위조정국을 만든 이유

이번 소행성 추락은 2013년 2월15일 러시아 첼랴빈스크 상공에서 20m 크기의 유성이 추락 중 공중 폭발한 지 꼭 10년만이다. 당시 폭발 충격으로 1200명이 부상하고 아파트 수백동의 유리창이 부서졌다.

이 사건을 계기로 미국항공우주국(나사)은 행성방위조정국을 개설했고, 세계 우주당국은 지구근접천체 추적에 서로 협력하기로 약속했다.

지난해에 이어 올해 두번째로 소행성 첫 관측자가 된 사르네츠키는 인터뷰에서 “그때(지난해)는 일생에 한 번뿐인 사건을 본 것이라고 생각했는데 내가 틀렸다”고 말했다.

나사 집계에 따르면 14일 현재까지 관측된 지구 근접 소행성은 3만1291개이며 이 가운데 지름 140m 이상 중형 소행성은 1만4031개, 지름 1㎞ 이상 대형 소행성은 856개다. 국제천문연맹에 따르면 올해 들어 발견한 지구 근접 소행성은 280개다.

이 가운데 지구와의 최근접 궤도 거리가 750만㎞ 이내이고 지름이 140m 이상인 소행성을 ‘잠재적 위협 소행성’(PHA)으로 분류한다. 지름 140m의 소행성이 지구와 충돌하면 한 지역 전체가 괴멸될 수 있다.

10년前 소행성 폭발로 핵전쟁 날 뻔했다

지난 13일(현지시간) 영국 해협에 지름 1m의 소행성(사르2667)이 대기권에 진입해 폭발했다. 평범한 '별똥별'처럼 꼬리를 만들며 떨어지다 갑자기 섬광을 내뿜어 많은 사람들을 놀라게 했다. 지구 대기권 진입 겨우 6시간 전에야 포착됐다. 만약 좀 더 컸다면 불시에 예측하지 못한 엄청난 피해가 발생할 뻔했다. 특히 이 사건은 정확히 10년 전인 러시아 첼랴빈스크 소행성 폭발 사태를 떠올리게 만들었다.

도대체 무슨 일이 있었던 것일까? NASA 제트추진연구소에서 지구 근접 물체를 연구해 온 폴 초다스 박사는 15일(현지시간) 우주전문매체 '스페이스닷컴'에 첼랴빈스크 소행성 폭발에 대해 회상하면서 자칫 미·러 간 핵전쟁이 촉발됐을 수도 있다는 취지의 경험담을 털어놨다.

초다스 박사는 당시 첼랴빈스크 소행성의 존재 자체를 전혀 모르는 상태로 충돌 소식을 듣고 경악했다고 소회했다. NASA는 이 무렵 '2012 DA14'라는 이름의 다른 소행성이 지구에 2만7680km까지 근접할 것이라는 소식을 전하기 위해 바빴을 뿐이었다. 그러다 당일 소셜네트워크망을 통해서야 첼랴빈스크 소행성 충돌 소식을 전해 들었다. 초다스 박사는 "엄청나게 혼란 스러웠다. 우리는 (2012 DA14)소행성이 있는 곳을 알고 있었고 지구동기궤도(GEO) 벨트를 통과할 것이라고 예상했었다"면서 "전혀 다른 방향에서 첼랴빈스크 소행성이 갑자기 나타나 폭발했다"고 회상했다. 실제 첼랴빈스크 소행성은 태양 방향에서 지구로 접근하는 바람에 천체 망원경 등 기존 관측 장비로는 빛 때문에 관측이 불가능했었다. 지구인들은 앞에서 다가오고 있는 무해한 소행성에 안도하는 동안, 정작 몰래 접근한 첼랴빈스크 소행성의 존재는 아예 눈치채지도 못하고 있었다.

10년前 소행성 폭발로 핵전쟁 날 뻔했다

지름 18m, 무게 약 7000t 정도의 첼랴빈스크 소행성은 시속 6만4800km의 어마어마한 속도로 대기권에 진입해 2013년 2월15일 오전3시20분26초(국제 표준시 기준)에 폭발하면서 엄청난 피해를 입혔다.. TNT 기준 약 500킬로톤의 폭발력으로 지상 수백마일 일대를 쑥대밭으로 만들었다. 2차 세계대전 당시 일본 나가사키에 투하된 원자 폭탄(TNT 기준 21킬로톤) 25개를 합친 것과 비슷하다. 소행성 폭발이 폭발하면서 발생한 충격파로 첼랴빈스크 전역에서 건물들이 대부분 부서지고 수천 명의 주민들이 부상을 입었다. 많은 사람들이 깨진 유리창 때문에 다쳤고, 일시적으로 태양보다 더 밝게 빛난 폭발 섬광 때문에 눈을 다친 사람도 수백명이 발생했다. 심지어 폭발로 인한 자외선에 화상을 입은 사람도 수십명이 보고됐다.

1908년 러시아 퉁구스카강에서 관측됐던 지름 40m짜리 소행성 폭발로 무려 2137만㎢ 넓이의 숲이 박살 나 평평해졌던 것에 버금가는 피해였다. 퉁구스카강에 이어 현대 인류가 관측한 두 번째 소행성 폭발이기도 했다.

특히 첼랴빈스크 소행성 폭발이 미국과 러시아 간 충돌로 이어지지 않은 것만도 다행이라는 게 초다스 박사의 회고다. 당시 첼랴빈스크에는 러시아의 핵무기 제조 공장 두 곳 중 하나인 '전러시아기술물리학연구소( All-Russian Institute of Technical Physics)가 있었기 때문이다. 만약 러시아가 소행성 폭발을 자국 핵시설에 대한 미국의 폭격으로 오인했다면 미ㆍ러 간 핵전쟁이 촉발됐을 수도 있다. 다행히 당시 러시아 당국은 초기부터 자연 현상으로 인식하고 있어 별다른 일은 없었다. 초다스 박사는 "(소행성 폭발이)처음에 군사 행동의 일종으로 오인되지 않은 것은 행운이었다"면서 "(러시아가) 자연현상으로 받아들이고 있다는 것을 알고 행복하다고 생각했다"고 회상했다.

아무튼 첼랴빈스크 소행성 폭발 이후 인류는 소행성 충돌에 대한 경각심을 곧추세우게 됐다. 약 6500만년 전 멕시코 유카탄반도에 떨어져 공룡을 멸종시킨 지름 10km의 소행성처럼 언제든지 '보이지 않는 멸종자'가 지구에 또다시 '재림'할지 모르니 대비해야 한다는 데 국제적인 의견이 모아졌다.

NASA와 유럽우주청(ESA)이 지난해 목성 인근 소행성에서 실시했던 이중소행성충돌실험(DART)이 대표적이다. 자동차 크기의 우주선을 소행성에 충돌시켜 궤도 변화 여부 및 정도를 관찰하기 위한 실험이었다. 성공적으로 진행돼 상당 부분 효과가 있음이 증명됐으며 올해 내 세부적인 데이터가 공개된다. 또 NASA는 JPL 산하 지구근접물체연구소(CNEOS)와 같은 조직을 통해 소행성 충돌 경보 시스템을 만들어 전지구적 알람을 울려주고 있기도 하다. 우리나라 같은 중진국들도 국제 소행성 감시 네트워크를 결성하는 한편 자체적인 우주물체감시시스템도 구축했다. 중국은 조만간 DART와 유사한 소행성 충돌 실험을 실시할 계획이다. 유엔(UN) 차원에서 지구방어학회도 만들어 정기적으로 전지구적 대응 방안을 논의하고 있기도 하다.