데이모스 (위성)
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1. 개요
데이모스는 1877년 아사프 홀에 의해 발견된 화성의 위성 중 하나이다. 그리스 신화 속 공포의 신 데이모스의 이름을 따 명명되었으며, 포획설, 강착설, 또는 파괴된 모체에서 기원했다는 가설 등 다양한 기원 이론이 존재한다. 데이모스는 회색을 띠는 불규칙한 모양의 천체로, 크기는 16.1 x 11.8 x 10.2km이며 표면은 충돌구로 덮여 있다. 궤도는 화성의 적도면에 가깝고, 조석 가속으로 인해 화성에서 서서히 멀어지고 있다. 데이모스는 화성 탐사선에 의해 근접 촬영되었으며, 샘플 반환 임무와 인간 탐사 가능성에 대한 연구가 진행되고 있다.
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데이모스 (위성) | |
---|---|
기본 정보 | |
![]() | |
명칭 | 데이모스 (Deimos) |
별칭 | 화성 II (Mars II), M 2 |
형용사 | 데이모스-의 (Deimian) |
명명 유래 | Δεῖμος |
발견 | |
발견자 | 아사프 홀 |
발견일 | 1877년 8월 12일 |
분류 | 화성의 위성 |
궤도 특성 | |
모행성 | 화성 |
궤도 종류 | 주회 궤도 |
궤도 장반축 | 23,463.2 km (화성 반지름의 6.92배) |
근점 | 23,455.5 km |
원점 | 23,470.9 km |
궤도 이심률 | 0.00033 |
공전 주기 | 1.263일 (30.312시간) |
평균 궤도 속도 | 1.3513 km/s |
궤도 경사 | 화성의 적도에 대해 0.93° |
궤도 경사 (라플라스 평면 기준) | 1.791° |
궤도 경사 (황도 기준) | 27.58° |
자전 | 동기 |
물리적 특성 | |
삼축 직경 | 16.08 × 11.78 × 10.22 km (± 0.16 × 0.12 × 0.10 km) |
평균 반지름 | 6.27 ± 0.07 km |
표면적 | 522 ± 8 km² |
부피 | 1033 ± 19 km³ |
질량 | 1.51 × 10¹⁵ kg |
밀도 | 1.465 ± 0.051 g/cm³ |
표면 중력 | 0.003 m/s² (306 μg) |
탈출 속도 | 5.556 m/s (20 km/h) |
알베도 | 0.068 ± 0.007 |
겉보기 등급 | 12.89 |
표면 온도 | ≈ 233 K |
식별 | |
임시 명칭 | Mars II |
2. 발견 및 명칭
화성의 위성 데이모스의 기원은 아직 명확히 밝혀지지 않았으며, 여러 가설이 논쟁 중이다.[15] 주요 가설로는 포획설과 강착설이 있다.
데이모스는 1877년 8월 12일 약 07:48 UTC에 워싱턴 D.C.의 미국 해군 천문대에서 아사프 홀에 의해 발견되었다. 홀은 당시 화성의 위성을 찾고 있었으며, 데이모스를 발견한 직후 포보스도 발견했다.
데이모스라는 이름은 그리스 신화에서 공포를 상징하는 신인 데이모스에서 따왔다.[13] 이 이름은 학자 헨리 매든이 제안한 것으로, 그는 호메로스의 ''일리아스'' 15권에서 아레스(로마 신화의 마르스)가 공포(데이모스)와 두려움(포보스)을 부르는 장면에서 영감을 얻었다.
3. 기원
데이모스의 구성 성분이 C형 또는 D형 소행성과 유사하다는 점 때문에, 소행성대에서 날아온 천체가 화성의 중력에 붙잡혀 위성이 되었다는 포획설이 제기되었다. 이 경우, 화성 대기에 의한 항력이나 조석력에 의해 원래의 타원 궤도가 점차 원형으로 바뀌었을 수 있다.[28] 실제로 데이모스의 가시광선-근적외선 반사 스펙트럼은 D형 소행성과 유사하며,[53] 밀도가 매우 낮아 얼음이나 내부에 빈 공간을 포함하고 있을 것으로 추정된다. 하지만 천체를 포획하려면 에너지 소산이 필요한데, 현재 화성의 희박한 대기로는 포보스나 데이모스 크기의 천체를 대기 제동으로 붙잡기에는 너무 희박하다는 반론이 있다.[15] 제프리 랜디스는 원래 천체가 쌍성 소행성이었고, 화성에 접근하면서 조석력으로 분리된 후 포획되었을 가능성을 제시했다.[16] 또한 포획설만으로는 데이모스와 포보스가 현재 가진 거의 원형에 가까운 궤도 특징을 설명하기 어렵다는 문제점도 지적된다.[54]
다른 주요 가설은 데이모스가 현재 위치에서 화성 주변 물질들이 강착되어 형성되었다는 것이다. 또는 과거 화성이 미행성체와 충돌했을 때 발생한 파편들이 궤도로 방출되었고, 이 파편들이 뭉쳐 포보스와 데이모스 같은 여러 작은 위성들을 형성했을 것이라는 가설도 있다.[17][18]
2021년, 취리히 연방 공과대학교의 아미르호세인 바게리, 아미르 칸, 미국 해군 천문대의 마이클 에프로임스키 등은 새로운 가설을 제시했다. 이들은 화성 인사이트 임무 등에서 얻은 지진 및 궤도 데이터를 분석하여, 포보스와 데이모스가 약 10억 년에서 27억 년 전 사이에 존재했던 공통의 모체가 다른 천체와의 충돌로 파괴되면서 생성되었다고 주장했다.[19]
4. 물리적 특성
데이모스는 회색을 띤 천체로, 크기가 비슷한 대부분의 천체처럼 구형과는 거리가 먼 불규칙한 모양을 하고 있다. 삼축 크기는 16.1km x 11.8km x 10.2km이며, 평균 지름은 약 12.5km로, 포보스 크기의 약 57%에 해당한다.
데이모스는 탄소질 물질이 풍부한 암석으로 이루어져 있어, C형 소행성이나 탄소질 콘드라이트 운석과 매우 유사한 구성을 보인다.[20] 표면은 충돌구로 덮여 있지만, 포보스에 비해 눈에 띄게 매끄러운 편이다. 이는 충돌구들이 레골리스라고 불리는 미세한 암석 부스러기로 부분적으로 채워져 있기 때문이다. 이 레골리스는 매우 다공성이며, 레이더 관측을 통해 추정된 밀도는 1.471 g/cm3 정도로 낮다.[21]
데이모스의 탈출 속도는 5.6m/s이며,[22] 겉보기 등급은 12.45이다.[25] 이론적으로는 사람이 수직 점프를 하여 데이모스의 중력을 벗어날 수도 있다.[23][24]
데이모스는 포보스와 마찬가지로 원래 소행성이었으나 화성의 중력에 붙잡힌 것으로 여겨지기도 한다. 실제로 데이모스의 가시광선 및 근적외선 반사 스펙트럼은 D형 소행성과 유사하며,[53] 낮은 밀도는 얼음이나 내부의 빈 공간 때문일 수 있다. 하지만 현재의 낮은 이심률과 궤도 경사를 가진 궤도를 포획만으로는 설명하기 어렵다는 반론도 있어, 과거 화성에 다른 천체가 충돌하면서 그 파편으로 포보스와 함께 생성되었다는 가설도 존재한다.[54]
4. 1. 지형
데이모스에는 공식적으로 이름이 붙여진 지질학적 특징이 단 두 개 존재한다.[27] 이들은 모두 충돌구로, 각각 스위프트와 볼테르라는 이름이 붙었다. 이 이름들은 포보스와 데이모스가 실제로 발견되기 전에 화성에 두 개의 위성이 있을 것이라고 예측했던 작가 조너선 스위프트와 볼테르의 이름에서 따온 것이다.[26]
4. 1. 1. 크레이터 목록
데이모스에는 단 두 개의 지질학적 특징에 이름이 붙여졌다. 크레이터 스위프트와 볼테르는 포보스와 데이모스가 발견되기 전에 화성의 두 위성의 존재를 추측한 작가들의 이름을 따서 명명되었다.[26]
크레이터 | 좌표 | 직경 (km) | 승인 년도 | 유명 인물 |
---|---|---|---|---|
스위프트 | 북위 12.5°, 동경 1.8° | 1km | 1973 | 조너선 스위프트; 아일랜드 작가 (1667–1745) |
볼테르 | 북위 22°, 서경 3.5° | 1.9km | 1973 | 볼테르; 프랑스 작가 (1694–1778) |
두 크레이터의 이름은 화성에 두 개의 위성이 있을 것이라고 예측한 작가 조너선 스위프트와 볼테르에서 유래했다. 이들은 요하네스 케플러가 먼저 예측한 내용을 인용한 것으로 여겨진다.
5. 궤도 특성
데이모스의 궤도는 거의 원형이며 화성의 적도면에 가깝다. 데이모스가 목성의 영향으로 궤도가 바뀌어 화성에 포획된 소행성이라는 가설이 있지만, 여전히 논란이 있다.[15] 포보스와 데이모스 모두 매우 원형에 가까운 궤도를 가지고 화성의 적도면 거의 바로 위를 돌고 있다. 만약 이들이 포획된 소행성이라면, 처음에는 매우 찌그러진 이심률 궤도를 가졌을 텐데, 이 궤도가 어떻게 거의 원형이 되고 기울기가 화성의 적도면과 거의 일치하게 되었는지 설명할 메커니즘(대기 항력, 조석력 등)이 필요하다.[28] 데이모스의 경우, 이러한 과정이 일어날 충분한 시간이 있었는지에 대해서는 불확실하다.[15]
화성 표면에서 볼 때, 데이모스의 각 직경은 최대 2.5분(1도는 60분)에 불과하며, 이는 지구에서 보이는 달의 겉보기 크기의 12분의 1 정도에 해당하여, 맨눈으로는 별처럼 보인다.[29] 가장 밝을 때(보름 위상)는 지구에서 본 금성과 비슷하게 밝고, 반달 위상일 때는 베가와 비슷한 밝기로 보인다. 작은 망원경으로는 데이모스의 위상 변화를 관측할 수 있으며, 위상 변화 주기는 1.2648일(데이모스의 합삭 주기)이다.[30][29]
포보스는 서쪽에서 떠서 동쪽으로 지지만, 데이모스는 동쪽에서 떠서 서쪽으로 진다. 이는 데이모스의 공전 속도가 화성의 자전 속도보다 느리기 때문이다. 데이모스의 공전 주기는 약 30.4시간으로, 약 24.7시간인 화성의 하루(솔)보다 길다. 따라서 화성의 적도에서 관측할 경우, 데이모스가 뜨고 지평선 아래로 지기까지 2.48일(2.41솔)이 걸린다. 데이모스가 같은 위치로 돌아오는 데는 5.466일(5.320솔)이 걸린다.
데이모스의 궤도는 화성에 비교적 가깝고 궤도 기울기가 매우 작기 때문에, 화성의 위도 82.7° 이상인 극지방에서는 데이모스를 볼 수 없다.[31]
데이모스의 궤도는 조석 가속의 영향으로 인해 점차 화성으로부터 멀어지고 있으며, 언젠가는 화성의 중력권을 벗어날 것으로 예측된다.[32]
5. 1. 태양 통과

데이모스는 화성에서 볼 때 정기적으로 태양 앞을 지나간다. 데이모스는 너무 작아서 개기 일식을 일으키지 못하고, 태양을 가로질러 움직이는 작은 검은 점으로만 보인다. 데이모스의 각 직경은 금성 통과 때 보이는 금성의 각 직경의 약 2.5배에 불과하다. 2004년 3월 4일, 데이모스 통과는 화성 탐사 로버 오퍼튜니티에 의해 촬영되었으며, 2004년 3월 13일에는 화성 탐사 로버 스피릿에 의해 촬영되었다.
6. 탐사
전반적으로 데이모스의 탐사 역사는 화성 탐사 및 포보스 탐사와 유사하다.[33] 데이모스는 화성 촬영을 주 임무로 하는 여러 우주선에 의해 근접 촬영되었으며, 2023년 3월 아랍에미리트 화성 탐사의 드문 근접 조우 중에 촬영되기도 했다.[34] 아직까지 데이모스에 착륙한 탐사선은 없다.
1997년과 1998년에 제안된 알라딘(Aladdin영어) 임무는 NASA 디스커버리 프로그램의 최종 후보 중 하나였다. 이 계획은 포보스와 데이모스를 모두 방문하여, 각 위성에 발사체를 발사하고 느린 속도(약 1km/s)로 통과하면서 방출된 물질을 수집하는 방식이었다.[35] 수집된 표본은 3년 뒤 지구로 반환되어 연구될 예정이었다.[36][37] 이 임무의 주 연구원은 브라운 대학교의 칼 M. 피터스였으며, 발사체 및 운영 비용을 포함한 전체 임무 비용은 2.477억달러로 추산되었다.[38] 그러나 최종적으로 선정되어 발사된 임무는 수성 탐사선인 MESSENGER였다.[39]
2008년, NASA 글렌 연구 센터는 태양 전기를 동력원으로 사용하는 포보스 및 데이모스 샘플 반환 임무에 대한 연구를 시작했다. 이 연구는 Hall 임무 개념으로 이어졌으며, 이는 뉴 프런티어 프로그램급 임무로 추가 연구가 진행 중이다.[40]
데이모스에 특화된 샘플 반환 임무인 걸리버(Gulliver영어)도 구상된 바 있다. 이 임무는 데이모스에서 1kg의 물질을 채취하여 지구로 가져오는 것을 목표로 한다.[41]
포보스와 데이모스에서 샘플을 반환하는 또 다른 개념으로는, 소행성 탐사 임무 OSIRIS-REx의 기술을 활용하는 OSIRIS-REx 2가 제안되었다.[42]
2014년 3월에는 2021년까지 화성 궤도에 진입하여 포보스와 데이모스를 연구하는 디스커버리급 임무인 Phobos And Deimos & Mars Environment (PADME)가 제안되었다.[43][44]
데이모스에 대한 인간 탐사는 미래의 화성 유인 탐사를 위한 중요한 단계가 될 수 있다. 최근에는 데이모스나 포보스 표면의 물질(모래)이 화성 대기권 진입 시 공기 제동에 유용하게 사용될 수 있다는 제안도 나왔다.[45] (자세한 내용은 포보스 문서 참조)
인도 우주 연구 기구(ISRO)의 화성 궤도선 임무(MOM)는 데이모스의 뒷면 사진을 처음으로 촬영했다고 알려져 있다. (출처 필요)
2023년 4월, 아랍에미리트의 호프 궤도선이 촬영한 데이모스의 최초 근접 전역 이미지가 공개되었다.[46][47] 이 임무를 통해 얻어진 관측 결과는 데이모스가 포획된 소행성이라는 기존 가설에 의문을 제기하며, 현무암질 기원, 즉 화성과 같은 행성에서 유래했을 가능성을 시사한다.[48]
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