우주 이야기 800 - 지구를 닮은 행성에 대한 새로운 단서

(The artist's depiction of Kepler-186f. Credit: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle)

 과학자들은 많은 외계 행성을 찾아냈고 이들 가운데 지구와 비슷한 환경일 것으로 생각되는 행성도 존재합니다. 이 행성들은 지구처럼 암석형 행성이고 표면에 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 있습니다. 하지만 직접 관측하기엔 너무 멀리 떨어져 있어 현재까지는 추정에 지나지 않는 것이 사실입니다. 

 물론 과학자들은 제한된 정보를 가지고 최대한 많은 사실을 밝히기 위해 노력하고 있습니다. 조지아 공대의 연구팀은 지구와 여러 모로 유사한 외계 행성인 케플러 186f의 자전축이 안정적으로 유지될 수 있다는 증거를 발견했습니다. 

 행성의 자전축은 행성 표면의 안정적인 기후와 연관이 있습니다. 만약 지구의 자전축이 마구 흔들린다면 열대 지방과 극지방의 기후가 바뀌면서 환경 변화가 매우 극심한 행성이 될 것입니다. 이런 환경에서는 정교한 다세포 생물이 진화하기 어려울 것입니다. 지구의 자전축은 세차 운동에 따라 약간 흔들리는 정도인데도 빙하기와 간빙기가 오가는 등 상당한 환경 변화를 가져옵니다. 마구 흔들리는 자전축을 가진 행성은 그보다 더한 변화를 겪을 것입니다. 

 하지만 이를 알아내기 위해 500광년이나 떨어진 케플러 186f를 직접 관측할 방법은 현재까지 없습니다. 대신 연구팀은 여러 개의 행성을 지닌 케플러 186f 시스템의 행성들의 자전축 안전성을 시뮬레이션 했습니다. 행성 자전축을 결정하는 요소는 여러 가지이지만, 가장 큰 요소는 별과 주변 행성의 중력입니다. 

 연구 결과 케플러 186f는 비교적 안정적인 자전축을 유지하는 것으로 나타났습니다. 지구를 닮은 다른 외계 행성 케플러 62f 역시 마찬가지 가능성을 보여줬습니다. 다만 이 행성들이 지구처럼 달 같이 큰 위성을 지니고 있는지 여부는 알 수 없기 때문에 안전성이 지구 수준인지는 알기 어렵습니다. 지구의 경우 지름의 1/4이나 되는 위성이 있어 지구 자전축을 잡아주는 역할을 하고 있지만, 화성은 위성이 작고 금성은 아예 없기 때문에 자전축 변화가 지구보다 큰 것으로 여겨지고 있습니다. 

 아무튼 태양계처럼 여러 개의 행성이 있는 행성계는 서로 간 중력으로 자전축을 안정적으로 유지할 가능성이 커집니다. 이런 점을 감안하면 태양계처럼 여러 개의 암석 행성이 있는 행성계가 생명체 탐사의 우선 목표가 될 수 있을 것입니다. 

 (그건 그렇고 우주 이야기도 이제 800회네요. 1000회까지 얼마나 걸릴지도 궁금합니다)

 참고 

 Yutong Shan et al. Obliquity Variations of Habitable Zone Planets Kepler-62f and Kepler-186f, The Astronomical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-3881/aabfd1

https://m.phys.org/news/2018-06-clues-earth-like-exoplanets.html