수성

태양계에서 태양에 가장 가까운 행성으로, 대기가 거의 없고 낮과 밤의 온도차가 600°C에 달하는 작은 암석질 행성.

수성

개요

수성(水星, Mercury)은 태양계에서 태양에 가장 가까운 행성이자 여덟 행성 가운데 가장 작은 행성이다. 태양으로부터 평균 약 5,790만 km(0.387 천문단위) 떨어져 있으며, 공전 주기는 약 88일로 지구 1년의 4분의 1도 되지 않는다. 대기가 사실상 존재하지 않는 암석질 행성으로, 표면 온도가 낮에는 약 430°C까지 올라가고 밤에는 -180°C까지 떨어지는 극단적인 환경을 지닌다. (참고로 '수성'은 대구광역시의 수성구, 수용성 도료를 뜻하는 '수성(水性)' 등과 동음이의어이므로 문맥에 따라 구분이 필요하다.)

주요 내용

물리적 특성

적도 반지름: 약 2,440 km (지구의 0.383배, 달보다 약 1.4배 큼)
질량: 3.301×10²³ kg (지구의 약 0.055배)
평균 밀도: 5.427 g/cm³ — 태양계 행성 중 지구 다음으로 높음
표면 중력: 지구의 약 0.38배
위성: 없음 (금성과 함께 위성이 없는 유일한 두 행성)

수성은 부피 기준 약 55%가 철-니켈로 이루어진 거대한 금속 핵으로 채워져 있다. 이는 태양계 행성 중 핵이 차지하는 비율이 가장 큰 경우로, 반지름 기준으로도 행성 전체 지름의 약 4분의 3을 핵이 차지한다. 이처럼 비정상적으로 큰 핵은 형성 초기 거대 충돌로 외곽의 규산염 지각이 날아갔다는 가설, 또는 원시 태양계 성운의 금속 성분이 강하게 농축되었다는 가설 등으로 설명된다.

궤도와 자전

수성의 궤도는 이심률이 0.2056으로 여덟 행성 중 가장 찌그러져 있으며, 궤도 경사도 약 7도로 크다. 근일점에서는 4,600만 km, 원일점에서는 6,980만 km까지 거리가 변한다. 자전 주기는 58.646일로, 공전 주기(87.97일)와 3:2의 스핀-궤도 공명 관계를 이룬다. 즉 수성이 태양을 두 바퀴 도는 동안 정확히 세 번 자전한다. 이 때문에 수성의 하루(태양일)는 약 176 지구일로, 1년(88일)보다 두 배 길다.

수성의 근일점 세차 운동은 뉴턴 역학만으로는 설명되지 않는 잉여분이 관측되었고, 이는 1915년 아인슈타인의 일반상대성이론이 정확히 예측해내면서 이론 검증의 결정적 증거가 되었다.

표면과 지질

수성 표면은 달과 매우 유사하게 수많은 충돌구(크레이터)로 뒤덮여 있다. 가장 큰 충돌 구조는 지름 약 1,550 km의 칼로리스 분지(Caloris Basin)로, 충돌 직후 반대편 지형이 들쭉날쭉해진 '혼란 지형'이 형성되었다. 또한 행성이 냉각·수축하면서 생긴 거대한 단층 절벽인 '루페스(rupes)'가 수백 km에 걸쳐 발달해 있으며, 이는 수성이 생성 이후 약 7 km 이상 반지름이 줄어들었음을 시사한다. 메신저 탐사선은 '할로우(hollow)'라 불리는 휘발성 물질이 승화하며 만들어진 독특한 함몰 지형도 발견했다.

대기와 자기권

수성은 지구형 행성 중 대기가 사실상 없는 유일한 행성이다. 다만 태양풍과 미세운석 충돌로 방출된 원자가 만든 극히 희박한 외기권(exosphere)이 존재하며, 산소·나트륨·수소·헬륨·칼륨 등이 검출된다. 지구 자기장의 약 1% 세기에 불과하지만 고유 자기장을 가지고 있어, 태양풍을 차단하며 자기권을 형성한다. 극지방의 영구 음영 크레이터에서는 물얼음과 유기물이 풍부한 물질이 발견되었는데, 이는 혜성·소행성 충돌로 유입된 물질이 수십억 년간 보존된 것으로 해석된다.

탐사 역사

1974~1975년: NASA의 매리너 10호가 최초로 수성을 근접 통과하며 표면의 약 45%를 촬영
2004년 발사, 2011~2015년: NASA의 메신저(MESSENGER)가 최초로 수성 궤도에 진입해 전 지구 표면 지도를 완성하고 극지 물얼음, 할로우 지형 등을 발견
2018년 발사: ESA와 JAXA의 공동 미션 베피콜롬보(BepiColombo)가 발사되어 7년간의 항해 중

수성

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