우주 이야기 1560 - 미니 해왕성도 물은 풍부하다.

(New research uses laboratory experiments to demonstrate that water is naturally created during the planet formation process. By squeezing and heating planetary analog materials between the tips of two diamonds, scientists from Carnegie, IPGP, and UCLA demonstrated that interactions between a young planet's atmosphere and its primitive magma ocean generates water and dissolves hydrogen into the magma melt. Credit: Navid Marvi/Carnegie Science.)

우리 은하에는 많은 물을 지닌 행성이 흔하다는 주장을 뒷받침할 수 있는 연구 결과가 발표됐습니다. 카네기 멜론 대학의 프란세스카 미오지 (Francesca Miozzi)와 아낫 사하르 (Anat Shahar)가 이끄는 AEThER (Atmospheric Empirical, Theoretical, and Experimental Research) 연구팀은 외계 행성 내부에서 물이 생성되는 과정을 연구했습니다.

지금까지 확인된 6000개 이상의 외계 행성 가운데 가장 흔한 타입은 해왕성보다 약간 작은 미니 해왕성들로 이 행성들은 단단한 암석 핵과 두꺼운 수소 중심의 대기를 지닌 것으로 생각됩니다.

과학자들은 미니 해왕성 역시 두꺼운 대기 아래 바다를 지니고 있거나 혹은 많은 양의 물을 지니고 있을 수 있다고 보고 있습니다. 행성이 생성될 때 산화철처럼 산소를 포함한 광물과 대기에 풍부한 수소가 만나면 물이 만들어지기 때문입니다.

하지만 실제로 이런 외계행성의 지각이나 마그마에서 물이 형성되는지 뒷받침할 증거는 많지 않았습니다. 연구팀은 이를 검증하기 위해 행성 생성 시 높은 압력과 온도를 실험실에서 재현했습니다.

철 같은 다른 원소와 단단히 결합한 산소는 쉽게 떨어져 수소와 반응하지 않지만, 지구 대기압의 60만 배인 60 gigapascals의 압력과 섭씨 4000도의 고온에서 분리된 후 식으면서 물 분자를 쉽게 생성할 수 있습니다.

연구팀은 이를 근거로 미니 해왕성 같은 외계 행성에 물이 풍부하게 존재할 것으로 예상했습니다. 그리고 어쩌면 여기서 지구 생명체와 다른 독특한 생태계가 진화했을 가능성도 있습니다. 아직은 가능성이지만, 앞으로 언제가 이를 검증할 수 있는 증거가 발견될지도 모릅니다.

참고

https://phys.org/news/2025-10-large-quantities-natural-consequence-planet.html

Experiments reveal extreme water generation during planet formation, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09816-z

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