태양계 이야기 1170 - 지구와 충돌한 테이아는 사실 지구의 이웃 사촌

 (수성과 달 크기의 외계행성의 충돌을 묘사한 상상도. Credit: NASA/JPL-Caltech)

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지구와 달은 45억 년 전쯤 원시 지구와 화성 크기의 다른 원시 행성인 테이아 (Theia)가 서로 충돌한 결과 생성되었다는 것이 현재 학계의 주도적인 이론입니다. 하지만 당연하게도 과학자들의 모든 궁금증이 풀린 것은 아니었습니다. 예를 들어 테이아는 어떤 행성인지에 대한 의문이 자연스럽게 제기됐습니다.

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독일 막스 플랑크 태양계 연구소와 미국 시카고 대학 (Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) and the University of Chicago)의 연구팀은 테이아가 지구와 거의 같은 궤도에서 생성된 것이라는 연구 결과를 저널 사이언스에 발표했숩니다.

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연구팀은 지구에서 구힌 15개의 샘플과 아폴로 임무에서 구해온 6개의 달 샘플에서 철 동위원소의 수준을 매우 정밀하게 측정했습니다. 그리고 크롬, 몰리브덴, 지르코늄 같은 다른 동위 원소의 비율 역시 측정해 지구와 테이아의 충돌 시나리오들을 검토했니다.

연구팀의 시뮬레이션과 계산 결과 테이아는 지구처럼 내행성으로 아마도 인접 궤도를 도는 행성이었던 것으로 나타났습니다. 사실 가장 예상할 수 있는 결과인데, 인접 궤도에서 생성된 행성과 충돌했을 가능성이 가장 크기 때문입니다. 다만 이번 연구 결과에 따르면 테이아의 궤도가 지구보다 안쪽이었을 가능성이 높다고 합니다. 그렇다면 금성과 지구 사이에 화성 만한 천체가 하나 더 있었다는 이야기가 됩니다.

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사실 태양계 초기에는 테이아 말고 다른 원시 행성도 있었을지 모릅니다. 결국 행성들의 중력에 의해 서로 합쳐지며 현재의 구성이 된 것인데, 테이아 이외에 다른 원시 행성에 대한 증거를 찾을 수 있을지 궁금합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-11-theia-earth-neighbors.html

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Timo Hopp et al, The Moon-forming impactor Theia originated from the inner Solar System, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ado0623. www.science.org/doi/10.1126/science.ado0623