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■ 아마겟돈처럼… ‘지구-소행성 충돌’ 실제 일어날까

작년 발견 소행성 ‘2024 YR4’
크기 40 ~ 90m·초속 17㎞ 속도
공전주기 4년마다 지구에 근접
데이터 갱신 때마다 확률 변화

‘2024 YR4’ 실제 지구 충돌땐
히로시마 원자폭탄 500배 충격

나사, 소행성에 우주선 충돌시켜
궤도 바꾸고 공전주기 줄이기도

1998년 개봉한 영화 ‘아마겟돈’엔 미국 영화배우 브루스 윌리스가 출연해 지구를 위협하는 소행성을 폭파하는 장면이 나온다. 거대 소행성이 지구를 향해 날아와 문명을 파괴할 수도 있다는 영화는 세기말의 종말론적 분위기를 타고 대흥행을 기록했다. 2021년 넷플릭스를 통해 공개된 영화 ‘돈 룩 업’ 역시 소행성이 혜성으로 바뀌었을 뿐, 비슷한 내용을 담고 있다.

이 영화들은 ‘인간이 손대기조차 어려운 우주적 위협’이라는 주제 의식을 공유하고 있다. 그런데 이런 범지구적 위협이 지금 현실에서 일어나고 있다. 지구 주위를 위태롭게 오가는 소행성 ‘2024 YR4’가 그 주인공이다. 과학자들은 지금도 종말 영화가 현실화될 가능성을 계산하며 문제의 ‘돌덩이’를 실시간으로 추적 중이다.

◇이름도 생경한 ‘2024 YR4’= 소행성 2024 YR4는 지난해 12월 27일 칠레에 있는 아틀라스(ATLAS·소행성 지상충돌 최종 경보 시스템) 망원경에 의해 처음 발견됐다. 크기는 약 40~90m(지름)로 추정되며 나사(미 항공우주국)는 55m 정도로 예상하고 있다. 속도는 초속 17㎞ 수준이고, 초기 분석 결과에 따르면 암석 종류의 물질로 이뤄졌을 가능성이 매우 크다. 즉 20층 내외의 아파트 한 채만 한 거대 돌덩이가 현 인류가 우주로 보낸 우주선 중 가장 먼 거리까지 도달한 보이저 1호와 비슷한 속도로 지구 주위를 오가는 것이다.

아틀라스는 지구에 잠재적 위협이 될 수 있는 ‘지구 근접 천체(NEO·Near Earth Objects)’를 실시간으로 탐지하는 데 특화된 일종의 방공 레이더와도 같다. 여기서 발견된 2024 YR4는 약 4년 주기로 태양 주위를 타원 형태로 공전하는데 이 과정에서 지구 궤도와 교차한다. 지난해 12월 25일 교차 당시 지구와 불과 82만8800㎞ 거리까지 가까웠고, 이 시점에서 아틀라스가 충돌 가능성이 있는 지구 근접 천체임을 탐지한 것이다. 지구와 다시 멀어지고 있는 2024 YR4는 공전 주기와 궤도를 바탕으로 계산했을 때 2028년과 2032년 12월 다시 근접할 것으로 예상된다.

◇1.3→0.005%…충돌 확률 변화 = 이 소행성이 주목받고 있는 이유는 지구와의 충돌 가능성 때문이다. 나사 지구근접천체연구센터(CNEOS)는 지난 23일(현지시간) 2024 YR4와 지구의 충돌 가능성이 0.005%라고 밝혔다. 이는 지난 18일 2024 YR4가 2032년 12월 22일 3.1%의 확률로 지구와 충돌할 수 있다고 밝힌 것과 비교해 상당히 낮아진 것이다.

충돌 확률이 계속 변화하는 이유는 관측 데이터가 지속적으로 갱신되기 때문이다. 한국천문연구원에서 소행성 분야를 연구하는 정안영민 책임연구원은 “매일 관측할 때마다 나오는 데이터를 통해 궤도를 업데이트하기 때문”이라며 “2032년에 이 소행성이 어디를 지나갈지, 그 위치를 점점 좁혀 나가는 과정에 있다”고 설명했다. 궤도를 정밀하게 계산해내는 과정에서 그 범위가 좁혀지는데, 좁아진 범위 내에서도 정규분포에 따라 가운데의 확률이 가장 높다. 업데이트된 범위에서 지구가 가운데에 가까울 경우 충돌 확률은 올라가고, 가장자리에 가까울 경우 낮아지는 것이다. 나사에 따르면 충돌 확률은 발견 직후 0%대였으나 점점 높아져 지난달 29일 1.3%를 기록했고, 지난 8일엔 2.4%로 올랐다. 그 후 다시 2.2% 수준으로 내려왔다가 지난 18일엔 기어코 3.1%까지 올랐고, 하루 뒤인 19일 그 절반인 1.5%로 하향조정됐다가 이튿날 0%대로 낮아졌다. 보다 정확하고 정밀한 궤도는 2028년쯤 알 수 있을 전망이다.

김명진 천문연 책임연구원은 “확실히 달이나 지구에 부딪힐지는 4년 뒤면 어느 정도 윤곽이 나올 것 같다”며 “궤도상 지구와 다시 가까워지는 2028년의 관측 결과가 필요하다”고 설명했다. 이는 소행성이 계속 멀어지고 있기 때문에 현재 지구상의 망원경으로는 관측 한계가 있기 때문이다. 나사는 오는 3월과 5월 현존 최고 성능인 제임스웹우주망원경(JWST)을 투입해 2024 YR4를 관측할 계획이다. 한편 2032년 겨울 2024 YR4가 지구가 아닌 달에 충돌할 가능성은 약 1% 수준인 것으로 알려졌다. 김 책임연구원은 “지구와 달 사이 거리가 38만㎞라 우주 스케일(규모)에선 작지만 꽤 넓은 거리”라며 “지구를 스쳐지나 달에 맞을 수도 있고 지구와 달 사이 공간을 빠져나갈 수도 있다”고 말했다.

나사가 충돌 확률을 하향 조정하며 2024 YR4의 토리노 척도 역시 기존 3등급에서 1등급, ‘지구 근처를 지나갈 것으로 예상되는 일상적인 발견으로 특별한 수준의 위험은 없는 단계’로 낮아진 상태다. 토리노 척도는 지구 근접 천체의 충돌 위험을 평가하기 위한 기준으로 1999년 이탈리아 토리노에서 열린 국제천문연맹 회의에서 채택됐다. 토리노 척도는 평상시를 뜻하는 0에서 충돌 및 피해가 확실시되는 10까지 11개 등급으로 구성된다.

토리노 척도는 충돌 확률과 충돌 시 예상되는 충격량을 고려해 정해진다. 즉 충돌 시 지구가 파괴될 정도로 엄청난 크기의 소행성이 날아오더라도 충돌 가능성이 현저히 작거나, 궤도상 충돌이 확실하더라도 크기가 작아 피해가 미미할 것으로 예상되면 낮은 등급을 받는다. 나사는 2024 YR4의 충돌 에너지를 8Mt, 즉 1945년 히로시마에 떨어진 원자폭탄 ‘리틀보이’의 500배에 달할 것으로 잠정 예측하고 있다. 이는 1908년 러시아 시베리아에 떨어져 숲 2150㎢를 파괴한 ‘퉁구스카 소행성’과 비슷한 수준이다. 퉁구스카 소행성은 크기 30~40m로, 토리노 척도로 환산하면 8등급 정도에 해당할 것으로 추측되는데 2024 YR4가 받았던 3등급과 충돌 확률에서 차이가 있다.

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◇소행성에 ‘다트’ 맞혀 궤도 바꾸기?= 지구 충돌이 예상되는 소행성에 대한 대응 방안은 나사의 우주선 ‘다트(DART)’의 사례에서 엿볼 수 있다. 지난 2021년 11월 발사돼 이듬해 9월 소행성과 충돌한 다트는 소행성 ‘디디모스’를 중심으로 공전하는 소행성 ‘디모르포스’의 궤도를 수정한 ‘쌍소행성 궤도수정 임무’를 수행했다. 크기는 약 1m 수준이지만 무게 610㎏에 달하는 상자 모양의 우주선을 시속 약 2만2000㎞(초속 6.6㎞)의 속도로 날려 디모르포스에 충돌시킨 것이다. 그 결과 디모르포스의 궤도를 좁히는 데 성공했고, 기존에 11시간 55분이었던 디모르포스의 공전주기는 32분이나 줄어들었다. 이는 지구를 위협하는 소행성을 막기 위한 행성 방어 기술을 보여준 사례로, 지구가 소행성의 위협을 받을 때 선택할 수 있는 또 다른 가능성을 제시한 것이다. 다만 다트와 충돌한 디모르포스로부터 암석 37개가 분리됐는데, 만약 지구로 접근하는 소행성의 궤도를 바꾸더라도 대형 암석이 다시 지구로 접근한다면 예기치 못한 피해가 발생할 수 있다는 점은 한계다.

구혁 기자 gugija@munhwa.com