(Jupiter is not only the largest planet in our solar system, but it’s also the oldest, according to new research from Lawrence Livermore National Laboratory. Credit: Lawrence Livermore National Laboratory)
태양이 생성된 직후 태양 주변의 원시 행성계 원반에서는 지구를 포함한 행성들이 하나씩 형성되었습니다. 다른 원시 별과 행성을 관측한 결과는 이 과정이 1억 년 이내로 비교적 짧은 시간에 진행되었음을 보여주지만, 구체적인 과정에 대해서는 아직도 모르는 부분이 많습니다. 특히 태양계 행성 가운데 형성 시기가 중요한 것은 가장 큰 질량과 중력을 가진 목성입니다. 다른 행성의 궤도와 질량에 영향을 주기 때문입니다.
미국의 로렌스 리버모어 국립 연구소 (Lawrence Livermore National Laboratory) 및 독일의 뮌스테린 대학(University of Münsterin)의 연구자들은 운석에서 동위 원소를 측정하는 방법으로 가장 먼저 생성된 행성이 목성이라는 단서를 얻었습니다.
지구에 도달하는 운석은 본래 있었던 위치에 따라 구성 성분이 다르기 때문에 구분이 가능합니다. 더 중요한 부분은 동위 원소 분석을 통해서 이 운석이 과거에 겪었던 일을 재구성할 수 있다는 것입니다. 연구팀에 의하면 태양계의 원시 행성계 원반은 생성 거의 직후인 100만년 정도에 두 개로 갈라지게 됩니다. 원시 목성이 생성되면서 중간에 물질을 흡수해 큰 갭을 만들었기 때문입니다.
원시 목성의 질량은 지구 질량의 20배에 불과했지만, 이것만으로도 주변 물질을 흡수해서 당시 거대한 고리 구조였던 원시 행성계 원반을 갈라놓을 수 있습니다. 이로 인해 안쪽으로 물질 이동이 제한되면서 안쪽 고리에서 큰 행성이 행성되는 것을 방해한 것으로 보입니다. 연구팀은 우리 태양계에 슈퍼 지구가 없는 이유 중 하나가 바로 여기에 있다고 생각하고 있습니다.
초기 목성은 300-400만년 후 지구 질량의 50배까지 커졌으며 이후에도 계속해서 주변에 물질을 흡수해 커졌습니다. 이 과정 자체가 커지고 있던 다른 미행성들에 영향을 미쳐 현재의 태양계를 형성한 것으로 보입니다. 태양계가 지금 같은 모양을 지니게 된 건 목성이 먼저 생겨서 영향을 미친 결과로 이해할 수 있습니다.
물론 이 결과는 앞으로 더 검증이 필요합니다. 목성 주변의 소행성이나 위성에서 직접 시료를 채취해서 분석할 수 있다면 더 정확한 결과를 얻을 수 있기 때문에 앞으로 소행성대와 목성권에 대한 탐사가 계속 추진되어야 할 것입니다.
참고
More information: Thomas S. Kruijer et al. Age of Jupiter inferred from the distinct genetics and formation times of meteorites, Proceedings of the National Academy of Sciences (2017). DOI: 10.1073/pnas.1704461114
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