(Cross-section of the Earth (left) and the exoplanet Kepler-138 d (right). Like the Earth, this exoplanet has an interior composed of metals and rocks (brown portion), but Kepler-138 d also has a thick layer of high-pressure water in various forms: supercritical and potentially liquid water deep inside the planet and an extended water vapour envelope (shades of blue) above it. These water layers make up more than 50% of its volume, or a depth of about 2000 km. The Earth, in comparison, has a negligible fraction of liquid water with an average ocean depth of less than 4km. Credit: Benoit Gougeon, Université de Montréal)
과학자들이 행성의 상당 부분이 물로 되어 있는 물의 행성을 발견했습니다. 지구 역시 표면의 상당 부분이 액체 상태의 물로 되어 있는 물의 행성입니다. 하지만 사실 물의 표면의 지각 일부를 덮고 있는 수준이며 지구 질량 전체로 보면 암석 행성이라고 할 수 있습니다.
몬트리올 대학의 찬문학자들은 나사의 허블 우주 망원경과 지금은 퇴역한 스피처 우주 망원경 데이터를 분석해 지구에서 218광년 떨어진 케플러 -138 시스템을 연구했습니다. 캐플러 -138은 적색왜성으로 주변에서 b, c, d 네 개의 행성이 확인되었습니다.
연구팀은 이 행성들을 좀 더 자세히 들여다봤습니다. 그 결과 케플러 - 138c와 케플러 - 138d는 헬륨이나 수소보다 무겁고 암석보다는 가벼운 물질이 상당량 존재해야 밀도가 설명될 수 있었습니다. 이 물질을 직접 확인할 순 없지만, 과학자들은 이론적으로 물의 가능성이 제일 높다고 보고 있습니다.
물은 우주에 매우 흔한 물질로 태양계의 얼음 위성들처럼 물의 비중이 상당한 천체들도 존재할 수 있습니다. 다만 태양계에는 행성급 천체는 존재하지 않습니다. 연구팀은 케플러 - 138c와 d가 이런 경우에 해당한다고 보고 있습니다.
그런데 위치상 이 행성들은 유로파 같이 바다가 있는 것으로 보이는 태양계 위성과 달리 표면이 얼음 지각 형태가 아니라 액체 상태의 바다가 있고 수증기로 된 두꺼운 대기가 있을 가능성이 있습니다. 따라서 앞으로 제임스 웹 우주 망원경과 다른 망원경의 중요한 목표가 될 것으로 보입니다.
자연스럽게 나오는 질문은 그렇다면 이 행성들에 생명체가 존재할 수 있냐는 것입니다. 충분히 가능성이 있는 이야기이지만, 아직은 거기까지 답을 내놓기는 어려울 것입니다. 당장에는 유로파와 엔셀라두스처럼 태양계 내에 바다가 있는 것으로 보이는 얼음 행성부터 생명체의 증거를 찾아야 할 것입니다.
참고
https://phys.org/news/2022-12-montreal-astronomers-exoplanets.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-138
Caroline Piaulet, Evidence for the volatile-rich composition of a 1.5-Earth-radius planet, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01835-4. www.nature.com/articles/s41550-022-01835-4
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