우주의 신비

[아하! 우주] ‘태양계 큰 형님’ 목성, 실제 가장 먼저 탄생

입력 : 2017.06.17 17:53 ㅣ 수정 : 2017.06.17 17:53

폰트 확대 폰트 축소 프린트하기

▲ 허블망원경으로 찍은 목성 이미지(사진=NASA)



목성은 태양계에서 가장 큰 행성으로 태양계 전체에 큰 영향력을 행사한다. 지금도 그 영향력이 적지 않지만, 과학자들은 목성이 태양계 초기에 다른 행성의 궤도와 형성에 특히 큰 영향을 미쳤다고 보고 있다.

목성은 태양계 행성 가운데 가장 먼저 형성되었을 가능성이 크며 이로 인해 형성되는 다른 행성에 여러 가지 영향력을 행사할 기회가 많았기 때문이다. 하지만 이와 같은 태양계 행성 모델의 증거를 확보하기는 어려웠다. 오래전에 발생한 사건일 뿐 아니라 목성 등 먼 곳에 있는 행성의 물질을 입수하기 어렵기 때문이다.



미국과 독일의 과학자들은 목성권에 가서 직접 암석 샘플을 채취하는 대신 지구에 떨어진 운석을 연구해서 이 중에서 소행성대와 목성권에서 넘어온 운석들을 분석했다. 운석은 생성되는 위치에 따라서 그 구성이 조금씩 다르기 때문에 본래 있었던 위치를 추정할 수 있다. 연구팀에 따르면 목성권 안쪽과 밖에서 유래한 운석은 그 동위원소 구성이 다르다. 그 이유는 태양계를 형성한 원시 행성계 원반의 중간 위치에서 목성이 형성되면서 원반을 둘로 갈랐기 때문이다. 따라서 역으로 동위원소 구성이 달라지는 시점을 분석하면 목성이 형성된 시점을 추정할 수 있다.

원시 태양계를 비롯한 새롭게 형성되는 별 주면에는 가스와 먼지의 모임인 원시 행성계 원반이 있다. 글자 그대로 원반처럼 생겼는데, 여기에 행성이 형성되면 행성 궤도에 있는 가스와 먼지를 흡수해 토성의 고리처럼 원형의 틈이 형성된다. 연구팀은 동위원소 분석을 통해 원시 행성계 원반이 형성된 지 불과 100만 년 만에 지구 질량 20배 정도 되는 원시 목성이 형성되어 고리에 틈을 만들었다고 분석했다. 그리고 목성에 의해 고리가 둘로 나뉘면서 외행성과 내행성이 나뉘게 되었다.

연구팀에 의하면 목성이 형성된 이후 목성보다 안쪽에 있는 고리에서는 큰 가스 행성이 형성되기 힘들었다. 고리 외곽에서 들어오는 가스와 먼지를 목성이 대부분 흡수하기 때문이다. 대신 목성은 매우 거대해져 태양계에서 가장 큰 행성이 된다. 목성이 가장 먼저 생겼기 때문에 가장 오래 가스를 흡수해 가장 커졌다는 가설은 이전부터 있었으나 구체적인 증거를 제시한 점에서 의미 있는 연구 결과다. 이 연구는 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 발표됐다.

물론 더 정확한 결론을 내리기 위해서는 실제로 목성권에서 암석 샘플을 확보해 조사할 필요가 있다. 가스 행성인 목성 자체에서는 어렵지만, 목성 주변 소행성과 위성에서 단서를 찾을 수 있을 것이다. 당장에는 어렵겠지만, 태양계 생성의 비밀을 풀기 위해 언젠가는 탐사가 이뤄져야 한다. 태양계의 가장 큰 형님인 목성에 대한 연구는 사실 이제 시작이라고 할 수 있다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

페이스북 트위터 카카오스토리 밴드 블로그