금성

지구의 자매 행성이라고도 불리는 금성은 크기와 화학 조성이 지구와 매우 비슷하며 표면에 반사도가 높은 불투명한 구름으로 덮여있기 때문에 가시광을 통해서는 표면이 보이지 않는다. 행성과학자들이 20세기에 들어와 그 비밀을 풀기 전까지 금성에 대하여서는 알려진 바가 거의 없었다. 금성은 지구형 행성 중에서 가장 농밀한 대기를 가지고 있으며 대기의 주성분은 이산화탄소로 이루어져있으며 표면에서의 대기압은 95기압에 이른다고 알려져있다 금성에는 금속 눈과 이산화탄소 대기 그리고 수많은 화산, 산성비가 있다.

금성은 태양계의 두 번째 행성이고 샛별, 새별, 개밥바라기로 불리기도 한다. 태양 주위를 224일 주기로 돌고 있는데 자전 주기는 243일로 공전주기보다 길다. 그리고 금성은 달 다음으로 밤하늘에서 두 번째로 밝은 별이다. 가장 밝을 때의 밝기는 -4.5등급정도 된다고 한다.

금성의 명칭은 금(金)에서 유래하였으며, 태백성(太白星)으로도 불렸다. 금성은 밤하늘에 나타나는 시간에 따라 다른 이름으로 불렸는데 저녁 무렵에 나타나는 금성은 장경성, 새벽 무렵에 나타나는 금성을 샛별 혹은 명성이라 불렀다. 그리고 재밌는 얘기로 서양에서는 로마 신화의 미를 상징하는 여신의 비너스 이름을 따라 금성을 비너스라고도 부른다.

금성의 표면은 약 80%에 달하는데 그 부분들이 현무암질 평원으로 되어 있으며 대륙이라고 불릴 만한 높은 지형이 두 군데 있는데, 하나는 금성의 북쪽에 있고, 다른 하나는 적도의 바로 남쪽에 있다. 북쪽의 대륙은 이슈타르 테라라고 하는데 고대 바빌로니아의 사랑의 여신인 이슈타르에서 따왔으며 이슈타르 테라의 면적은 오스트레일리아 정도이다. 맥스웰 산은 금성에서 가장 높은 산으로 금성의 평균 표면 높이보다 11 km 더 높은 곳에 위치해있으면서 이슈타르 테라에 있는데 지구에서 가장 높은 에베레스트 산은 해수면으로부터의 높이가 9km정도 밖에 되지 않는다. 남쪽의 대륙은 아프로디테 테라라고 부르고 이름은 고대 그리스의 사랑의 여신인 아프로디테로부터 따왔다. 면적은 남아메리카대륙 정도의 넓이이고  대부분은 단층으로 덮여 있다.

산과 계곡은 대체로 암석질의 표면을 가지고 있는 행성에서 발견되는데 금성에서는 몇 가지 특이한 화산이 있다. 팬케이크를 닮은 꼭대기가 평평한 화산인데 그 직경은 20에서 50km가량 되고 높이는 100m에서 1000m 정도며 노바는 별모양의 단층 시스템이고, 아라크노이드는 거미줄 같이 방사상의 단층과 동심원상의 단층이 함께 나타나는 지형이다. 코로나는 고리 모양의 단층을 말하는데, 주변이 침하되기도 한다. 이들 지형들은 전부 화산과 연관되어 생긴다.

금성의 표면 지형은 역사상의 또는 신화에 나오는 여성의 이름을 따서 지었는데 예외가 있다. 제임스 클러크 맥스웰 이름을 딴 맥스웰 산과 두 고지를 나타내는 알파 레지오와 베타 레지오이다. 이 세 지형의 이름은 행성의 지명을 정하는 국제 천문학 연맹에서 현재의 시스템을 받아들이기 전에 지어져 이름이 다르다고 한다.

금성의 내부 구조에 대한 직접적인 정보는 거의 없지만 지구와 유사한 것으로 보아 금성도 핵, 맨틀, 지각으로 이루어져 있으리라고 예측된다. 지구와 마찬가지로 금성의 핵 역시 최소한 일부분은 액체 상태로 남아 있을 것이며 금성의 크기는 지구보다 약간 작지만 이 차이로 인한 내부 압력의 차이는 상당히 클 것이라고 예측된다. 지구와 금성의 가장 큰 차이점은 판 구조론적인 활동이 금성에서는 보이지 않는다는 점인데 금성의 표면과 맨틀이 건조하기 때문에 보이지 않는다고 여겨진다. 이 차이로 행성 내부의 열 방출이 늦어지는데 그 부분이 금성의 지자기가 없는 사실을 그럴듯하게 설명해 준다.

금성은 엄청 두꺼운 대기와 이산화탄소가 풍부한 대기에 의해서 온실효과가 발생하는데 그 부분이 금성 표면의 온도를 460도까지 높이게 만든다. 금성의 표면 온도는 단위 면적당 4배나 많은 태양에너지를 받는 수성의 표면 온도보다 더 높다.

연구에 따르면 수십억 년 전 금성의 대기는 현재의 지구 대기의 상태에 더 가까웠다고 얘기한다. 지구처럼 표면에는 상당한 양의 액체 물이 존재했으리라고 예상하지만 물이 증발하면서 대기중으로 들어간 수증기가 온실효과를 더 강하게 만들었다고 예측된다. 금성은 극단적인 기후 변화의 예가 되기 때문에 기후 변화 연구에 유용한 수단이 되기도 한다.

표면에서의 대기 순환은 해들리 순환을 따른다. 아래층 대기의 등적 비열과 바람에 의한 열의 이동을 보는데 매우 천천히 자전하고 있음에도 불구하고 금성의 표면 온도는 낮과 밤의 차이가 크지 않다. 표면에서의 바람은 매우 느려서 한 시간에 수km 정도를 이동할 뿐이지만 대기의 밀도는 높기 때문에 바람에 의해 전달되는 힘은 상당하고 먼지나 작은 돌들을 표면에서 이동시킨다.

이산화탄소의 층 위에는 주로 이산화황과 황산 물방울로 구성된 두꺼운 구름층이 있다 그 구름층을 처음에는 수증기로 된 구름으로 예상하기도 했는데 1970년대에 구름의 주성분이 황산이라는 사실이 밝혀졌다. 황산은 상층대기에서 이산화황과 수증기가 자외선을 받아 광화학 반응을 일으켜 생성되는데 이 구름들이 60%에 달하는 태양 빛을 반사하기 때문에 금성의 표면은 가시광으로 관찰하기 어렵다. 또 영구적으로 구름으로 덮여있기 때문에 지구보다 태양에 가까이 있지만 태양 빛이 드리우거나 가열되는 일도 일어나지 않아서 온실효과가 없다고 가정한다면 금성의 온도는 현재 지구의 표면온도와 비슷하게 될 것이다. 구름 층 꼭대기에는 강한 바람이 4-5일에 시속 300km로 한바퀴씩 금성을 일주한다.

금성 표면의 대부분은 화산활동으로 인하여 생겨났고 지구에 비하여 몇 배 정도 많은 화산을 가지고 있다. 100km가 넘는 거대 화산 167개가 금성에서 발견되었는데 지구상에서 발견되는 이만한 크기의 화산은 하와이 제도의 본섬이 유일하다. 그러나 이러한 햔상은 금성의 화산활동이 지구보다 활발해서가 아니라 금성의 표면이 지구보다 오래되었기 때문이다. 지구의 표면은 끊임없이 섭입을 통하여 해구 아래로 사라져서 그 평균 연령은 1억 년에 불과하지만 금성의 표면은 적어도 5억 년 이상 되었을 것으로 추측된다.

여러명의 관측자료를 보면금성의 표면에는 현재에도 활동 중인 화산이 있다고 보이는데 소련의 베네라 계획 동안 베네라 11호와 베네라 12호의 탐사선들은 끊임없이 치는 벼락을 관찰하였고, 베네라 12호는 착륙 직후 큰 천둥 소리를 녹음하였는데 지구에서는 천둥이 강우에 동반되지만, 금성에는 강우가 없고 화산 분출시 나오는 화산재가 천둥을 일으킨다는 것이다. 또 다른 증거는 1978년과 1986년 사이에 이산화황의 금성 대기중의 농도는 10분의 1로 줄어들었는데 큰 화산 활동이 관측 전에 있어서 이산화황의 농도를 증가시켰을 수 있다는 것이다.

지구나 달에서 발견되는 충돌구들은 풍화된 흔적을 보이는데 달에서의 열화작용은 그 이후에 오는 충돌에 의하여 일어나고 지구의 경우에는 바람과 비에 의한 풍화로 충돌구가 열화된다. 금성에서는 85%의 충돌구가 최초의 상태를 보존하고 있는데 충돌구의 수와 이들이 잘 보존되고 있다는 것은 이 행성은 5억 년 전에 완전히 새로 표면이 형성되었다는 것을 의미한다고 한다. 지구의 지각은 판 구조 활동에 의해 끊임없이 움직이고 있는데 금성의 표면은 판 구조 활동에 의해서 맨틀의 열이 방출되지 않아 이러한 현상이 일어날 수 없고 금성은 맨틀의 온도가 지각이 안정하게 있을 수 없는 일정 임계 온도까지 계속 올라가고 그것이 1억 년 정도의 시간 동안 지각이 몽땅 맨틀 안으로 섭입해 버리고 완전히 새로운 지각이 형성되는 과정이 반복되는 것으로 추측된다.