6. 토성(Saturn)

  목성에 이어 태양계에서 두 번째로 큰 행성인 토성은, 그 아름다운 고리로 '태양계의 보석'이라 불리기도 한다. 망원경으로 보았을 때 원반처럼 보이는 토성의 고리는 보이저의 활약으로 수천 개의 가는 고리의 모임이라는 것이 밝혀졌다. 더욱 가까이에서 보면 이 고리가 얼음 입자로 되어 있다는 것을 알 수 있다. 이들 입자는 위성과 함께 토성을 돌고 있다.

(1) 토성의 물리적 성질
 

 고 고체 알갱이를 이루고 있을 것이다. 이 암모니아 구름 아래는 수소기체가 있을 것이고 아래로 내려 갈 수록 압력이 커져서 수소가 액체 상태를 이룰 것이다. 이러한 수소 액체의 바다는 토성의 전 표면을 덮고 내부에까지 계속되어 금속으로 된 핵을 둘러싸고 있을 것이다. 이 핵의 크기는 지구 크기의 두 배쯤 될 것으로 생각된다.
 

(2) 토성의 고리

  보이저 1호, 2호는 각각 1980년과 1981년에 토성에 접근하여 놀랄 만큼 상세한 구조를 보여주는 고리의 화상을 보냈다. 토성의 고리는 구름의 정상으로부터 약 7000km에서 30만km 이상의 높이까지 퍼져 있다. 그것은 균일하게 퍼져 있는 것이 아니라 군데군데 틈이 있고, 밝기의 정도가 다른 띠가 동심원상으로 연결되어 있다.
  이들 고리는 크기가 아주 커서 고리의 가장 바깥쪽에서 가장 안 쪽까지의 거리가 67,000 km 나 된다. 그러나 고리의 두께는 매우 얇아 15 km 이하로 추정된다. 이 고리를 맨 처음 발견한 사람은 갈릴레오였다. 갈릴레오는 고리의 모양을 정확하게 관찰하지 못했음으로 토성은 귀를 가지고 있다고 기록했다.
  토성의 고리는 A, B, C, D, E, F G의 일곱 가지로 분류된다. 지구에서 똑똑히 보이는 A고리와 B고리 안쪽으로 C고리와 D고리가 있고, A고리 바깥쪽으로 F, G, E고리 순으로 희미한 고리들이 있다. 이중 B고리가 가장 밝고, 다음에 A고리, C고리의 순으로 빛이 약해진다. 가장 바깥쪽의 E고리는 매우 어렴풋하다. 가장 밝은 B고리와 A고리 사이에는 상당히 큰 틈이 있는데, 이것은 발견자의 이름을 따서 '카시니 간극'이라고 불리고 있다. A고리 안에 가느다란 '엥케 간극'이 있다는 사실은 보이저의 탐험 전부터 알려져 있었다.
  보이저는 이들 고리가 더욱 가느다란 무수히 많은 고리로 되어 있다는 것과 완전한 간극으로 되었던 곳에서도 가느다란 고리가 있음을 발견하였다.
  1979년 9월에 토성궤도를 통과한 파이어니어 11호의 조사에 의하면 이 테들은 대부분 얼음 조각으로 되어 있는 것으로 밝혀졌다. 파이어니어 11호는 테를 위에서 아래로 그리고 아래서 위로 통과했지만 아무런 상처를 입지 않았다. 다만 4번 정도 테를 이루는 입자와 부딪힌 것으로 관측되었다. 따라서 테를 이루는 물질은 매우 작은 조각들일 것이라고 생각할 수 있다. 이 테가 어떻게 해서 생겨났는지에 대해서는 아직 모르고 있다. 다만 소행성의 탄생에 대하여 그랬던 것처럼 몇 가지 추측을 할 수 있을 뿐이다.
 

 (3) 토성의 위성

  보이저 우주선이 토성을 탐사하기 전에는 토성의 위성이 12개인 것으로 알려졌으나 보이저 1호가 5개, 2호가 4개의 위성을 더 발견하여 토성의 위성 수는 21개로 늘었다. 위성의 크기는 직경이 200 km 밖에 안되는 것에서부터 직경이 5,800 km인 타이탄에 이르기까지 다양해서 앞으로도 더 많은 위성이 발견될 가능성이 있다.

  토성의 가장 큰 위성인 타이탄은 태양계의 위성 중에서 특별한 존재이다. 두터운 대기층을 가지고 있기 때문이다. 타이탄을 둘러싼 대기의 성분은 메탄이 주성분으로 되어 있을 것으로 예상되었었으나 보이저의 탐사에 의해 질소가 주성분을 이루고 있는 것으로 밝혀졌다. 대기의 압력은 지구의 대기압력보다는 훨씬 작지만 화성대기의 압력보다는 크다. 따라서 태양계에서 가장 지구와 비슷한 대기상태를 가지고 있다고 할 수 있다.
  타이탄의 크기는 수성만큼 크지만 밀도는 매우 낮고, 표면은 액체 질소의 바다로 뒤 덮여 있으며 내부는 얼음과 암석으로 구성되어 있을 것으로 추정된다. 타이탄에 생물이 살 수 없을까 하는 것이 타이탄의 여러 가지 환경을 조사한 과학자들이 갖는 가장 큰 호기심이다. 타이탄에는 대기가 있으며 고체의 표면이 있고 질소 화합물이 있다. 그러나 타이탄의 대기 온도는 -185 ^oC 로 매우 차겁다. 타이탄의 표면은 조금은 온난할 지 모르지만 메탄은 얼어붙어 있을 것이다. 이런 환경에서 살 수 있는 생물이 있을지는 단정하기가 쉽지 않다.
  1997년 10월에는 지금까지 인간이 실행했던 탐사계획 중에서 가장 야심찬 토성 탐사계획이 시작되었다. 토성 탐사선 카시니호가 토성을 향한 장정을 시작한 것이다. 카시니호는 2004년 7월에 토성 궤도에 도착하여 토성의 여러 가지 현상을 관측하여 지구로 전송할 예정이다. 특히 카시니호는 토성의 가장 큰 위성인 타이탄에 호이겐스 탐사선을 착륙시켜 타이탄을 탐사할 예정이다.