우주에서 옥수수 낱알을 떨어뜨리면 대기권 진입할 때 팝콘이 될까?!

극장에서 흔히 먹을 수 있는 팝콘!,  옥수수 낱알을 가열하면 팝콘을 만들 수 있죠.

우주에서 대기권으로 진입하는 우주선은 높은 고온을 견디며 하강하게 됩니다.

만약 우주에 대기권으로 진입할 때 옥수수 낱알을 떨어뜨리게 되면 팝콘을 만들 수 있을까요?

옥수수 낱알 속에는 적은 양이지만 수분이 들어 있습니다. 낱알을 100도 이상으로 가열하면 수분이 끓어올라 고압의 수증기로 변하기 때문에 낱알이 터져 팝콘이 되는 것이죠.

적어도 지구에서는 그렇고요. 하지만 우주에서는 그리 간단하지 않습니다. 우선, 지구 밖 우주 공간은 차가운 진공상태에 가깝기 때문에 낱알의 수분을 거의 빼앗아 가버립니다.

따라서 평범한 옥수수 낱알은 우주 공간에서 절대 팝콘으로 변신하지 않겠죠.

만일 수분이 날아가지 못하게 하는 방법을 알아냈다고 한다면 어떨까요? 그럴 경우는 상황에 따라 달라집니다. 대기권을 통과하는 모든 물체는 소위 '종단 속도'를 가집니다.

종단 속도란 공기저항에서 비롯되는 위로 향하는 힘(항력)이 아래로 향하는 힘(중력)과 같을 때의 속도를 말합니다. 일반적으로 낙하하는 스카이다이버는 종단 속도에 이를 때까지 속도가 올라갑니다. 

만약 우주왕복선 같은 물체가 공기가 없는 거의 진공상태의 우주에서 출발한다면 종단 속도보다 높은 속도에 도달할 수 있지만, 대기권으로 진입하자마자 마찰로 인해 속도는 느려질 겁니다.

 
마찰은 열을 발생시켜서 우주왕복선 온도는 1,650도에 이르게 됩니다. 얼마나 많은 열이 발생하느냐는 물체의 크기와 모양 질량뿐 아니라 속도에 달려 있게 되죠.

만약 시속 27,359km로 궤도를 벗어나는 우주왕복선에서 수분을 가두어 놓은 옥수수 낱알을 우주공간에 내던진다면 과연 그 낱알은 대기권을 통과하면서 팝콘이 될 만한 뜨거운 온도에 도달할까요?

캘리포니아 공과대학 물리학과 케네스 리브레트 교수는 가능하다고 말하면서도 낱알이 공기를 통과할 때 얼마나 많은 마찰을 일으키는지는 직접 측정해본 사람이 없기 때문에 정확한 수치를 제시하진 못한다고 합니다.

너무 빨리 뜨거워져서 팝콘이 되기 전에 겉껍질이 다 타버릴 가능성도 있다고 리브레트는 말합니다.