붉은 행성 화성, 거대한 목성

태양계의 네 번째 행성인 화성은 지름이 6,880km이다. 태양으로부터 평균 거리는 2억 2,800만km, 공전주기는 687일이고 자전주기는 1.03일이다. 위성은 포보스와 데이모스로 2개가 있다. 과학 영화나 소설에 많이 등자는 행성인 화성의 영어 이름은 마르스로 로마 신화 속 전쟁의 신에서 따온 이름이다. 붉은색을 띠고 있어 전쟁이나 재앙과 연결해 생각한 것이다. 화성이 붉게 보이는 것은 화성 흙에 녹슨 철분이 많기 때문이다. 이런 흙먼지도 뒤덮인 하늘은 지구와는 다르다. 지구의 하늘은 푸르지만 화성의 하늘은 고운 살구색 같은 분홍빛이다. 또한 지구의 노을이 붉은 것에 반해 화성의 노을은 푸른빛을 띤다. 하늘에서 태양, 달, 금성 다음을 쉽게 찾을 수 있는 것이 화성이다. 가장 밝을 때 등급은 -2.8등급으로, 황도대를 따라 붉게 빛나는 별이 보이면 바로 화성이다. 화성은 지구의 바깥쪽에서 궤도를 도는 외행성이며, 지구형 행성 혹은 암석행성이다. 우리가 우주선으로 착륙할 수 있는 유일한 행성이기도 하다. 그만큼 지구와 비슷한 환경을 가지고 있다. 그래서 많은 탐사선을 보내기도 한다. 지구에서 비교적 가까울 뿐 아니라 약간의 대기도 있으며 양극에는 얼음도 있기 때문이다. 그중 지구와 가장 닮은 점은 자전운동이다. 화성의 자전축은 지구와 비슷한 25.2도로 기울어져 있고, 자전주기는 지구보다 조금 긴 24시간 37분이다. 화성 역시 사계절이 있고, 양극에는 얼음이나 드라이아이스로 덮여 있다. 하지만 지구와 다른 것도 존재한다. 공전궤도이다. 태양을 중심으로 한 지구의 공전궤도는 원에 가까운 모양이지만, 화성의 공전궤도는 찌그러진 타원궤도다. 그래서 지구와 가장 멀 때는 1억 200만km나 되고, 가장 가까울 때는 약 5천만km이다. 이것을 대접근이라 하고, 지구-태양 거리의 3분의 1 정도에 해당한다. 대접근은 15~17년 주기로 일어난다. 화성은 서쪽에서 동쪽으로 자전하는데, 어느 시점에서 방향을 반대로 바꿔 동쪽에서 서쪽으로 자전할 때가 있다. 이는 안쪽 궤도를 도는 지구가 화성을 앞지르기 때문에 생기는 현상으로 겉보기 역행운동이라 한다. 
화성은 태양에서 멀리 떨어져 있고 대기가 지구의 100분의 1밖에 되지 않으며, 95%가 이산화탄소다. 화성의 중력이 지구의 38%밖에 안 되기 때문에 대기가 희박하고, 그로 인해 열을 유지할 수 없어 여름철 최고 기온은 25℃이며 겨울철은 영하 125℃까지 떨어진다. 화성에는 위성이 2개 있는데, 크기가 작다. 하나는 지름이 27km인 포보스이고, 또 다른 하나는 지름이 16km인 데이모스다. 이 위성들은 화성의 중력에 잡힌 소행성으로 모양이 울퉁불퉁하다. 화성의 지형을 살펴보면 지질 작용이 잦았던 흔적들이 보인다. 남반구는 비교적 편평하고 크레이터가 많으며, 포기 표면 상태가 그대로 남아 있는 편이다. 하지만 북반구는 절반이 젊은 지형으로 화산과 거대한 용암 분지가 많다. 화성에는 올림푸스라 부르는 화산이 있다. 이 화산은 봉우리가 하나지만, 너비는 600km이고 높이는 27km로 지구의 에베레스트산보다 3배나 높다. 마리네리스 협곡은 물이 흐른 흔적이라 추측되는 많은 협곡 중 단연 최고다. 길이가 4,000km, 폭은 200km, 깊이는 10km나 된다. 그래서 화성의 흉터라 부르기도 한다. 낮은 기압으로 오래전 물이 외계로 다 빠져나간 것이라 추측하고 있다. 
화성 탐사는 1964년 매리너 4호부터 시작해 바이킹 1, 2호를 거쳐 2003년 스피릿과 오퍼튜니티라는 탐사차를 화성에 착륙시켜, 토양과 암석을 분석하는 등의 임무를 시작했다. 또한 대중들에게도 많이 알려진 큐리오시티를 2012년 8월에 화성에 착륙시켰다. 첨단 카메라와 많은 과학 장비를 갖춘 큐리오시티는 화성의 흙과 암석에서 생명체에 꼭 필요한 물과 미생물을 찾는 임무를 수행하고 있다. 또한 2021년 퍼서비어런스 화성 탐사차가 화성에 도착해 생명체 존재 연구와 고대 연구, 지표 연구 등의 임무를 맡았다.

가스로 이루어진 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 목성형 행성, 또는 가스행성이라 한다. 가스행성들은 태양의 바깥쪽에 모여 있으며 엄청난 크기를 자랑한다. 이 행성들은 원시행성들이 형성될 때 암석이나 금속 같은 물질이 풍부하지 않았다. 태양 에너지의 영향이 상대적으로 적은 곳에서 낮은 온도로 결정화된 수소와 암모니아, 메탄 등의 가스가 풍부해서 그 가스가 암석 성분에 비해 빨리 뭉쳐지면서 거대한 가스행성들을 만들어 냈다. 그중 가장 큰 것이 바로 목성이다.
다섯번째 행성인 목성의 지름은 지구의 11배나 되는 14만 3천km이며, 목성은 8개의 행성을 모두 합친 질량의 3분의 2 이상을 차지한다. 그래서 금성 다음으로 밝으며, 가장 밝을 때는 -2.5 등급이다. 신들의 왕인 주피터가 목성의 영어 이름이 된 데는 이런 이유에서다. 태양으로부터 평균 거리는 7억 8천만km이며, 지구보다 5배 이상 떨어진 거리에 있어 태양을 한 바퀴 도는 데도 12년이나 걸린다. 하지만 자전 속도는 행성 중에서 가장 빠르며 10시간 안에 한 바퀴를 돈다. 목성의 위성은 95개나 되는데, 그중 4대 위성이 유명하다. 작은 망원경으로 목성을 보면 4대 위성을 다 볼 수 있다. 이를 가장 먼저 발견한 사람은 갈릴레오였다. 1610년 손수 만든 작은 굴절 망원경으로 4개의 위성을 발견했고, 목성 체계를 지동설의 강력한 증거로 내세웠다. 그래서 이 위성을 갈릴레이 위성이라 부른다. 목성에 가까운 순서대로 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토라고 부른다. 이오는 달보다 좀 더 크고, 유로파는 달보다 조금 작은 편으로 4대 위성 중 가장 작다. 가니메데는 태양계에서 가장 큰 위성이며, 수성보다 크다. 칼리스토는 4대 위성 중 두 번째로 크다. 이 위성 중 가장 관심을 받는 것은 유로파이다. 크기도 가장 작고 질량은 달의 0.65배 정도지만 유로파의 얇은 지각 밑에는 액체 상태의 바다가 있다는 것이 밝혀졌기 때문이다. 유로파의 남반구에서 2개의 물기둥이 분출되는 광경을 망원경으로 관찰하기도 했다. 그래서 생명체가 존재할 가능성이 높은 천체로 주목받고 있다. 목성이 많은 위성들을 거느리는 이유는 바깥에서 날아오는 소행성들이 목성의 강한 중력에 잡혔기 때문이라 보고 있다. 목성은 태양계 안으로 들어오는 소행성을 붙잡기도 하고 밖으로 던지기도 하면서 우리가 사는 지구를 지켜주고 있다. 목성의 대기는 수소와 헬륨으로 이루어져 있고, 암모니아와 메탄도 약간 있다. 목성의 대기에서 유명한 것은 남반구에 있는 대적점이다. 소용돌이 폭풍 구름으로 모양은 타원형이며, 지구 2개가 들어갈 정도의 크기이다. 대적점 내의 풍속은 초속 100m에 가깝고, 처음 발견한 이후 폭풍의 위력이 줄어들지 않고 있다. 이는 지구와 달리 지표가 없는 목성 표면이 마찰력을 내지 못하기 때문이다. 목성의 대기에는 대적점 외에도 여러 줄무늬를 볼 수 있다. 검은 줄무늬를 띠, 밝은 줄무늬를 대라고 한다. 대는 띠보다 온도가 낮고, 더 높은 상층에 있다. 1979년 목성에도 고리가 있다는 것이 밝혀졌는데, 이는 보이저 1호가 발견한 것이다. 처음으로 목성을 가까이에서 관측한 탐사선은 나사의 파이어니어 10호였다. 초속 14km로 지구를 떠나 1973년 12월 목성에 접근해서 13만km 목성 상공에 도착했다. 이때 목성의 북극 사진을 비롯한 500여장의 목성 사진을 얻을 수 있었다. 이후 궤도선과 탐사선으로 이루어진 갈릴레오호는 1990년 2월 금성, 1995년 12월 목성 궤도에 진입해 목성을 관찰했다. 갈릴레오호는 목성의 대기와 위성에 대해 탐사하면서, 로봇 탐사선을 목성 구름 사이로 떨어뜨렸다. 목성의 대기와 높은 기압과 온도에 의해 약 1시간 만에 추락하고 말았지만 대기의 온도, 기압, 화학 조성 등을 측정해서 지구로 보내왔다. 갈릴레오호는 위성 유로파의 얼음 표층 아래에 물로 된 바다가 있을 것이라는 증거도 확보했다. 8년 동안 목성 궤도를 돌며 탐사하던 갈릴레오호는 더 이상 운항이 불가능해지자 유로파로 떨어지는 것을 막기 위해 목성과 출동을 명령받았다. 그 후 우주와 목성 대기권 사이에 있는 외기권의 성분 분석을 보고한 후 목성 구름 속으로 사라지며 파괴되었다.