<3월 25일> 1655년 3월 25일 - 크리스티안 하위헌스, 토성의 가장 큰 위성인 타이탄을 발견하다

<토성의 위성 타이탄은 태양계에서 목성의 가니메데 위성 다음으로 크며, 행성인 수성보다도 크다(NASA)>

타이탄은 토성의 제6 위성이자(일정 질량 이상 되는 위성 중에서), 토성의 위성 중 최대크기의 위성이다. 목성의 위성인 가니메데 다음으로 큰, 태양계에서 2번째의 크기를 자랑하는 위성으로 자주 [행성 같은 위성]으로 불리기도 한다. 지구의 위성인 달과 비교하면 반경은 1.48배, 질량은 1.8배로 행성인 수성보다 크지만, 질량은 수성의 40%에 불과하다.

<타이탄을 처음으로 발견한 크리스티안 하위헌스(1629~1695년)(lorentz.leidenuniv)>

네덜란드의 천문학자 크리스티안 하위헌스(1629~1695년)에 의해서 1655년 3월 25일에 토성을 공전하는 위성 중 최초로 발견됐다. 태양계 전체로는 지구의 달, 목성의 갈릴레이 위성 4개 다음으로 발견된 6번째 위성이다. 

타이탄은 토성 반지름 약 20배 정도 떨어진 궤도를 공전하고 있다. 타이탄은 주로 얼음과 암석으로 구성되어 있으며, 이것은 본격적인 우주탐사 시대 이전의 금성과 마찬가지로, 두껍고 불투명한 대기로 인해 타이탄의 표면에 관해서는 거의 알려지지 않았다. 그러다가 1997년, 토성의 궤도와 위성 및 타이탄에 관한 탐사를 목적으로 발사된 탐사선 [카시니-하위헌스] 호에 의해서 타이탄 극지에 액체 탄화수소의 호수가 발견되는 등의 새로운 정보를 얻을 수 있었다. 이와 더불어 지질학적으로 오래되지 않은 지표면은 거의 부드러우며, 직경 30km의 메탄 얼음화산이 발견되기도 했다.

<탐사선 [카시니-하위헌스]호의 상상도(NASA)>

<타이탄의 메탄 얼음화산(NGC)>

타이탄은 태양계 위성 중 유일하게 짙은 오렌지빛 대기가 있다. 대기의 대부분은 질소이며, 나머지 몇 안 되는 성분은 메탄과 에탄으로 이루어진 구름이면서 질소가 풍부한 유기 스모그다. 또한, 지구 이외의 태양계 천체로서는 유일하게 안정된 액체의 존재가 명확하게 확인된 천체이기도 하다. 기존 과학계에서는 타이탄에는 액체 메탄의 비가 내리고, 메탄 및 에탄의 강이나 호수가 존재한다고 예측했으나, 실제로 이를 확인하기가 힘든 상황이었다. 

이것이 카시니호 탐사로 확인되었으며 비바람을 포함한 기후는 액체 메탄과 에탄의 강, 호수와 바다, 삼각주와 같은 지구와 비슷한 특징적인 지형을 만들고 있었다. 타이탄에 있는 액체(표면과 표면 하층)와 짙은 질소의 대기는 94 K(-179.2℃,-290.5℉)이라는 극저온 상태에서 지구의 물 순환과 비슷한 메탄가스 순환을 일으키고 있다.

타이탄은 지구로 치면 15일 22시간에 걸쳐서 토성을 공전하고 있다. 타이탄은 동주기 자전(또는 조석 고정: 모체 주위를 공전하는 천체가 공전과 같은 주기로 자전을 하는 현상) 때문에 항상 같은 면을 토성과 마주하고 있다. 

<타이탄에서 바라본 토성 모습의 상상도, 바다처럼 보이는 것은 액체메탄이다>

타이탄의 경도는 자오선에서 서향으로 측정되며, 이심률은 0.0292, 궤도는 토성의 적도에서 0.306도 기울어져 있다. 지구에서 보면 타이탄과 토성의 시거리(시점으로부터 화면까지의 거리)는 토성 반지름의 약 20배(120만 km 이상)이다.

토성이 태양 둘레를 공전하는 것은 지구 시간으로 29년이 걸린다. 타이탄도 마찬가지로 29년이 걸리며, 지구와 똑같이 지축이 기울고 있는 만큼 계절이 존재한다. 물론 타이탄의 1년은 지구의 29년에 해당하고 4계절로 표현하면 계절 하나가 약 7년 정도다.

<타이탄 북극 지역의 액체 탄화수소로 가득 찬 호수(NASA)>

타이탄의 지름은 5,149.86 km으로, 중심에 지름 3,400km의 암석 부분이 있고 그 주변은 다른 얼음 결정으로 구성된 몇몇 층으로 덮여있다. 반경은 수성의 1.06배, 달의 1.48배, 지구의 0.40배로 지구의 절반에 다소 미치지 못한다.

1980년에 보이저 1호가 탐사하기 이전에, 타이탄은 가니메데(지름 5,268km)보다 조금 크다고 생각되어 태양계 최대 위성인 것으로 알려졌다. 이는 타이탄이 고밀도에 불투명하고 표면으로부터 수백km 상공까지 존재하는 대기에 의해서, 외관상의 크기가 과대 평가되었기 때문이다.

<태양계에서 가장 큰 위성인 가니메데의 모습, 목성의 위성 중 하나로 지구 질량의 약 2.5%의 질량 정도 된다>

타이탄의 지름과 질량, 밀도는 목성의 위성인 가니메데, 칼리스토와 비슷하며, 밀도는 1.88 g/cm3으로 절반이 얼음이고 나머지 절반은 암석이다. 이것은 토성의 다른 위성인 디오네와 엔셀라두스와 비슷하지만, 중력 응결 작용으로 타이탄은 두 위성보다 고밀도를 이루고 있다. 

타이탄의 토성에 대한 질량비는 약 4,273.5분의 1, 지름비는 약 23.4분의 1로 행성에 대한 위성의 대비로는 각각 지구의달, 해왕성의 트리톤에 이어 3번째로 큰 것이다.