태양계 이야기 1169 - 지구의 탄생은 목성 덕분

 

(How Jupiter shaped the solar system. Credit: Rice University)

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태양계에는 4개의 암석 행성과 4개의 가스 행성이 존재합니다. 안쪽에는 암석 행성이 외곽에는 가스 행성이 있는 질서 정연한 구조인데, 다른 외계 행성을 연구한 과학자들은 이런 구성이 그렇게 일반적인 건 아니라는 점을 발견했습니다. 다른 외계 행성계에는 거대 가스 행성이 안쪽 궤도를 돌거나 항성과 가까운 곳에 미니 해왕성이 존재하는 경우도 많습니다.

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과학자들은 행성 생성과정 시뮬레이션에서 지구 같은 내행성에 순수 암석으로 형성되는 일이 쉽지 않다는 사실을 깨달았습니다. 먼지가 모여 수킬로미터 지름의 소행성들이 형성된 후 이들이 모여 원시 행성이 생성되었다는 것이 지배적 가설이지만, 사실 이들은 지구 주변을 도는 인공위성처럼 주변 성간 가스와의 마찰로 에너지를 잃어 점점 태양쪽으로 빨려 들어가 흡수됩니다.

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아마 태양계 초기에 이렇게 흡수되어 사라진 물질도 상당 부분 있을 것으로 보이지만, 적어도 4개 행성을 생성할 정도의 물질이 남은 것은 미스터리한 일입니다. 여기에 똑같이 설명이 되지 않는 현상 중 하나가 태양계에서 비탄소질 운석 (Non-Carbonaceous (NC) meteorites)과 탄소질 운석 (Carbonaceous (CC) meteorites)의 위치가 명확히 구분되어 존재한다는 것입니다.

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라이스 대학의 앙드레 이지도로 교수 (André Izidoro, assistant professor of Earth, environmental and planetary sciences)와 동료들은 시뮬레이션을 통해 목성의 중력이 태양계 초기 200-300만년 사이에 미친 영향을 조사했습니다. 그 결과 태양계 초기에 목성이 형성되어 중력을 행사하면서 태양계 안쪽의 원시 행성계 원반에 간극 (gap)이 생기고 새로 생긴 미행성들이 태양쪽으로 끌려가지 않게 방지한 것으로 나타났습니다. 다시 말해 태양계 내행성이 존재할 수 있는 것은 목성 덕분이라는 이야기입니다.

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목성은 태양 부피의 0.1%에 지나지 않지만, 태양계 다른 행성과 소행성을 합친 것보다 더 큰 질량을 지니고 있어 태양계의 형성에 지대한 영향을 미친 큰 형님입니다. 이번 연구는 목성이 태양계 동생들을 지키는 든든한 맏형일 뿐 아니라 동생들이 태어나는데도 큰 기여를 했다는 점을 보여주고 있습니다.

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참고

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https://newatlas.com/space/earth-jupiter-solar-system-formation/

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https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady4823