나사(NASA) 탐사선 '루시(Lucy)'의 최근 과학적 결과에 따르면 우주에서 비정상적으로 흔들리는 '땅콩' 모양의 소행성은 격렬한 충돌과 오랜 세월에 걸친 진화의 흔적을 기록할 뿐만 아니라 모체에 고대 액체 물이 잠시 존재했다는 증거도 갖고 있어 태양계의 초기 진화를 연구하는 데 중요한 단서를 제공하는 것으로 나타났다.

'루시'는 주 소행성대를 통과하던 중 2025년 4월 20일 약 650마일(약 1000㎞) 거리에서 소행성 '도날드요한슨'을 통과해 이전까지 근거리에서 탐지된 적이 없는 이 표적에 대한 최초의 고해상도 이미지와 과학적 데이터를 획득했다. 관찰에 따르면 직경이 약 8km인 이 소행성은 두 개의 연결된 "머리"와 좁은 중간 목이 있는 "땅콩" 모양의 이중엽 구조를 나타냅니다. 표면은 크레이터와 홈으로 덮여 있으며, 대부분의 행성이나 소행성처럼 단일 축을 중심으로 부드럽게 회전하는 대신 복잡한 비주축 회전 운동을 보여줍니다.

이전에 지상 망원경은 이 길고 좁은 천체가 밝기 변화를 통해 지구의 10.5일마다 한 번씩 회전한다고 추정할 수 있었습니다. 그러나 "Lucy"의 정확한 측정에 따르면 실제 움직임은 끊임없이 굴러가는 팽이와 비슷하다는 사실이 밝혀졌습니다. 한편으로는 약 10.5일의 주기로 전체적으로 "끝에서 끝까지" 뒤집힙니다. 반면에 약 26.5일의 주기로 장축을 중심으로 앞뒤로 흔들리면서 소위 "비주축 회전" 또는 "텀블링" 상태를 형성합니다. 과학자들은 형상 모델과 중력 경사 분석을 통해 표면에 상대적으로 가파른 지역이 많고 상대적으로 완만한 지형이 많다는 사실을 지적했는데, 이는 현재의 모습을 형성한 내부 구조와 회전 진화의 장기적인 영향을 반영합니다.

형태 분석에 따르면 "도널드 존슨"은 중력의 영향을 받아 두 개의 조각이 재응집되어 형성된 두 개의 잎 모양 소행성입니다. 목이 좁고 전체적인 생김새가 '땅콩'과 비슷하다. 연구팀은 두 잎이 소행성 충돌로 생성된 파편으로 약 1억5500만년 전 중력의 끌어당김에 의해 점차적으로 다시 합쳐진 것으로 믿고 있다. 모델 추정에 따르면 소행성의 회전 속도는 형성 초기에 현재보다 최소 10배 빨랐으며 지난 2천만~6천만년에 걸쳐 점차 "느려졌다". 회전 속도가 느려지면 중력과 원심력의 균형이 바뀌게 됩니다. 표면의 느슨한 암석과 파편이 천천히 경사면 아래로 미끄러져 내려오면서 분화구 가장자리의 일부를 "매끄럽게" 하여 더 부드러워 보이게 만듭니다.

연구에 따르면 이러한 회전 "브레이크"는 소위 "YORP 효과"에 의해 구동될 가능성이 높습니다. 이는 극도로 약하지만 수백만 년 규모의 작은 천체의 회전을 크게 변화시킬 수 있는 햇빛에 의해 구동되는 물리적 과정입니다. 불규칙한 모양의 소행성의 표면에 햇빛이 비치면 서로 다른 영역에서 흡수된 에너지가 적외선 형태로 방출될 때 매우 작은 반력을 생성하며, 이는 오랜 시간에 걸쳐 축적되어 회전에 대한 토크를 형성하여 속도가 변하게 됩니다. 이 효과는 다른 소행성에서 감속되거나 가속될 수 있습니다. 예를 들어 소행성 '베누'는 현재 4시간에 한 번씩 자전하고, '류구'는 7시간에 한 번씩 자전한다. 연구에 따르면 둘 다 한때 더 천천히 회전하다가 YORP 효과를 통해 점차적으로 "가속"되었다고 합니다.

회전과 모양 외에도 "루시"는 이번 비행 중에 적외선 분광계를 사용하여 "도널드 존슨" 표면에서 철분이 풍부한 점토 광물을 발견했습니다. 이 미네랄은 탄소가 풍부한 운석에서도 발견되었으며 액체 물이 있을 때만 형성되는 것으로 생각됩니다. 그러나 스펙트럼 분석에 따르면 이러한 점토의 철 원소는 대규모로 마그네슘과 같은 다른 원소로 대체되지 않았으며, 이는 액체 물이 모체 내에 상대적으로 짧은 시간 동안 존재하고 수백만 년 동안 지속되지 않음을 의미합니다. 이는 베누(Bennu)와 류구(Ryugu)에서 발견된 마그네슘이 풍부한 점토와는 극명한 대조를 이룬다. 이는 이들이 더 큰 모소행성의 일부였을 때 발생했던 수화 과정이 아마도 수백만 년 더 길었음을 가리킨다.

"도널드 존슨"은 주 소행성대에 있는 탄소와 물을 함유한 큰 소행성이 충돌하고 파편화된 후에 형성된 잔해의 집합체로 간주되고, "베누"와 "류구"도 유사한 탄소가 풍부하고 물을 함유한 모체의 원천을 가지고 있는 것으로 간주되기 때문에, 세 가지 사이의 차이는 태양계 초기 물질의 분포와 진화에 중요한 제약을 제공합니다. 연구팀은 '도널드 존슨'의 나이는 약 1억5500만년에 불과해 약 10억~20억년 전에 형성돼 늘 주소행성대에 머물렀던 '베누'와 '드래곤팰리스'에 비해 훨씬 젊다고 지적했다. 후자의 두 개는 진화 과정에서 지구에 더 가까운 궤도로 점차 이동하여 샘플 반환 임무에 이상적인 목표가 되었습니다.

관련 연구 결과는 2026년 6월 18일 사이언스 저널에 "Lucy Flyby(52246) Donaldjohanson: A Two-lobed Asteroid with Tumbling Rotation"이라는 제목으로 게재되었습니다. 이 논문은 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute)의 볼더(Boulder) 지점에서 Lucy의 수석 조사관인 Simone Marchi가 주도했으며 여러 기관의 연구원들과 협력하여 완성되었습니다. 소행성의 형태 모델, 회전 상태, 표면 구성, 진화 이력 등을 자세히 분석했다.

'루시' 미션은 1974년 에티오피아에서 발견된 인류 조상 화석 '루시'의 이름을 따서 명명됐으며, 행성 형성의 '화석군'인 목성의 트로이 소행성에서 초기 태양계의 '생명의 단서'를 찾겠다는 뜻을 상징한다. 계획대로 루시는 목성의 트로이 소행성으로 비행하는 최초의 우주선이 될 것입니다. 이 고대의 잘 보존된 물체는 태양계의 초기 단계에 형성되었으며 행성이 어떻게 형성되고, 이동하고, 결국 현재 궤도에 정착하는지 연구하기 위한 핵심 샘플로 간주됩니다. "도날드 존슨"의 이 비행은 공식적으로 트로이 목마 목표에 진입하기 전에 임무 팀에 의해 "전체 프로세스 훈련"으로 간주되었습니다. 여기에는 내비게이션, 이미징 및 과학적 페이로드의 협력 작업에 대한 포괄적인 테스트가 포함되었으며 2027년 8월 12일 트로이 소행성 "Eurybates"의 비행과 같은 후속 임무에 대한 귀중한 경험이 축적되었습니다.

'루시' 임무는 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute) 볼더 지점의 수석 연구원이 수석 과학자로 지휘하고, NASA 고다드 우주 비행 센터는 임무 관리, 시스템 엔지니어링, 안전 및 품질 보증을 담당하고, 록히드 마틴 스페이스 시스템(Lockheed Martin Space Systems)은 항공기 개발을 담당한다. 이 임무는 NASA의 디스커버리 프로그램의 13번째 프로젝트이며 앨라배마 주 헌츠빌에 있는 NASA의 마샬 우주 비행 센터의 과학 임무 부서를 대신하여 관리됩니다. "루시"가 긴 여행 동안 트로이 소행성 그룹에 계속 접근함에 따라 과학자들은 다양한 모양의 더 작은 천체와 그들이 가지고 있는 물과 유기물에 대한 단서를 통해 태양계의 기원과 진화 역사에 대한 인류의 이해를 계속해서 새롭게 할 수 있을 것으로 기대합니다.