[아하! 우주] 거대 가스 행성이 ‘생명체 서식 행성’이 될 수 있나?

우주에 존재하는 행성들은 두 부류로 나누어진다. 지구 같은 암석형 행성과 해왕성 같은 가스형 행성이 그것이다. 생명이 서식할 수 있는 행성은 물론 지구 같은 암석형 행성이다.

그런데 가스형 행성이 암석형 행성으로 바뀔 수도 있으며, 생명이 서식할 수 있는 세계가 될 수도 있다는 연구 결과가 최초로 나와 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 만약 이것이 사실로 증명된다면 생명 서식 행성에 대한 이론을 다시 정립해야 한다는 뜻이며. 우주에는 생명이 나타날 가능성이 훨씬 많아진다는 뜻이기도 하다.

이 연구를 진행하는 있는 사람은 미국 워싱턴 대학 박사과정 로드리고 루거이며, 지도교수는 로리 번스 박사다. 그들은 미니 해왕성으로 알려진 특이한 형태의 가스 행성을 연구 대상으로 삼았는데, 지구 질량의 약 10배가 되는 거대 가스 행성으로, 태양보다 작고 어두운 M 왜성의 둘레를 돌고 있다.

그것을 연구 대상으로 삼은 이유는 M 왜성이 '골디락스 존'(Goldilocks zone·생명가능 지대)으로 불리는 서식 가능 영역을 갖고 있기 때문이다. 천문학자들은 이러한 별들 주위의 골디락스 존에서 지구와 같은 행성이나 '슈퍼 지구'를 많이 발견할 것을 기대하고 있다. 그러한 행성에서 생명이 살 수 있는가를 알아내는 것이 무엇보다 중요한 과제이기 때문이다.



이러한 행성계에 미니 해왕성은 대개 모성에서 멀리 떨어진 궤도에 자리잡게 된다. 따라서 많은 수소와 헬륨 가스가 얼음 분자와 결합하여 얼음과 암석으로 된 핵을 만들며, 행성 주위에는 두터운 대기층을 형성하게 된다.

"그런 행성들은 일반적으로 춥고 얼어붙은 세계로 생명이 살 수가 없지만, 행성의 궤도가 고정되어 있는 것은 아니다" 라고 루거는 설명한다. 모항성의 중력으로 인해 행성 위치가 중심 지역으로 접근할 수도 있다는 설명이다.

그렇게 해서 미니 해왕성이 모성의 골디락스 존 안으로 들어오게 되면 더욱 많은 X선과 자외선 복사에 노출되게 된다. 이는 곧 대기층의 가스가 우주공간으로 탈출하는 사태를 가져오며, 그 결과 수소가 없는 암석형 행성으로 탈바꿈하게 된다는 것이다.

그런 행성은 중심에 많은 양의 얼음이 있기 때문에 표면에 많은 물을 가질 수가 있다고 설명하는 루거는 "행성이 서식 가능 영역에 들어가면 얼음은 녹아 바다를 이루게 된다"라고 밝혔다. 바다는 생명 탄생의 전제 조건이다.

반스 박사와 루거는 생명 서식 가능 행성이 되기 위해서는 그밖에도 많은 조건이 구비되어야 한다고 강조하면서, 그중 하나가 생명체 유지에 필수적인 대기가 충분히 행성을 둘러싸고 형성되어야 하는 것이라고 밝힌다.

또 하나의 조건은 단순한 시기의 문제다. 만약 행성이 형성되는 과정에서 수소와 헬륨의 너무 늦게 증발되면 가스가 행성을 둘러싸서 암석형 행성이 만들어지지 않게 된다. 그와 반대로 수소가 너무 빨리 발산되어버리면 온실효과를 상실하게 되어 모든 물 분자는 우주로 달아나고 만다.

"행성이 대기를 가질 수 있는 최저선이 바로 미니 해왕성이 지구형 행성으로 진화하는 과정으로, M 왜성 주위에서 이러한 생명 서식 가능 행성이 태어날 수 있다는 것"이라고 루거는 설명한다.

정말 그러한 행성에서 생명이 나타날 수 있을까? 앞으로의 연구가 그에 대한 답을 내놓을 것으로 보인다.

이광식 통신원 joand999@naver.com