[아하! 우주] 지구 '탄생의 비밀'이 밝혀졌다

[아하! 우주] 지구 '탄생의 비밀'이 밝혀졌다
서울신문ㅣ윤태희 입력 2018.12.09. 16:16 댓글 1206개

태양풍과 목성 중력의 원투 펀치가 지구를 만들었다

[서울신문 나우뉴스] 새로운 연구에 의해 지구 탄생의 비밀이 마침내 밝혀진 것으로 보인다고 데일리메일이 6일(현지시간) 보도했다. 새 연구에 따르면, 46억 년 전 지구 탄생의 비밀 키워드는 태양풍과 목성으로, 태양계 형성의 초기 태양에 가까운 우주공간을 떠돌던 암석과 미행성들이 태양풍과 목성의 중력이라는 원-투 펀치를 맞은 결과 지구로 뭉쳐졌다고 주장한다. 보통 우주 먼지, 혹은 파편들이 대부분의 별 주위에서 발견되지만, 희한하게도 태양 주위에는 이런 우주 먼지들이 거의 발견되지 않고 있다. 천문학자들은 이제 그 수수께끼를 풀었는데, 그 이유는 바로 태양풍과 목성 중력이 작용해 우주 암석들을 서로 뭉쳐지게 했으며, 그 결과 수성과 금성, 지구가 형성됐다고 생각한다.

▲ 지구, 행성의 탄생. 천문학자들은 태양풍과 목성 중력이 작용해 우주 암석들을 서로 뭉쳐지게 했으며, 그 결과 수성과 금성, 지구가 형성됐다고 생각한다.(출처: NASA)

▲ 원시 태양계의 탄생. 예일대학의 크리스토퍼 스펄딩 연구원은 원시 태양계 초기를 컴퓨터로 모의실험한 결과, 원시 태양의 자전 속도와 활동이 지금보다 빠르고 강력해 태양풍이 현재보다 더 강했다고 전한다.(출처:ESO)  

미국 예일대학의 한 연구원은 목성의 거대한 중력이 우주 바위들을 휩쓸고 태양풍이 이 파편들을 휘젖는, 이른바 원-투 펀치의 합동 작업에 의해 이들 내행성들이 탄생하게 됐다고 밝혔다. 예일대학의 크리스토퍼 스펄딩 연구원은 원시 태양계 초기를 컴퓨터로 모의실험한 결과, 원시 태양의 자전 속도와 활동이 지금보다 빠르고 강력해 태양풍이 현재보다 더 강했다고 전한다. 태양풍으로 알려진 하전입자들은 놀라운 속도로 전 태양계를 향해 방출되는데, 1년에 약 40조t이나 되는 질량이 방출되는 것으로 알려졌다. 스펄딩 연구원은 지름 100m 이하인 암석들이 태양풍에 의해 태양으로부터 멀리 밀려나 몸집을 불려나가고 있는 중인 행성에 보태어졌을 거라고 주장한다. 목성이 태양계 내에서 이동한 것으로 여겨지는 초기 태양계의 우주 파편들은 행성들을 둘러싼 파편들보다 미세했을 거라는 사실은 이미 널리 알려져 있다. 거대한 목성의 이주와 막강한 그 중력은 우주 암석의 배열에 커다란 영향을 미쳤다.
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지구의 표면은 희귀한 금속의 비율이 비정상적으로 높다. 중원소인 금속류는 무겁기 때문에 대개 지구의 중심 근처로 가라앉을 것이라는 예상을 반하는 현상으로 놀라운 일이다. 현재까지 이 현상에 대해 ‘후기 베니어’(Late Veneer) 이론으로 설명해왔다. 곧, 우주에서 온 이물질이 지구에 충돌하고 그 과정에서 귀금속이 지표 근처로 떠올라 퇴적됐다는 것이다. 도쿄 공업대학의 새로운 컴퓨터 시뮬레이션은 지구, 달, 화성의 금속 농도를 계산해냈으며, 거대한 충돌로 모든 귀금속을 한 번에 지구로 가져왔던 것으로 나타났다. 연구자들은 약 44억5000억 년 전 지구의 지각이 형성되기 전에 이 같은 사건이 일어난 것으로 믿고 있다. 지구의 역사는 이전에 생각했던 것보다 덜 폭력적이었음을 시사하는 것이라고 보고 있다. [이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com]

[아하! 우주] 보이저 2호, 41년 만에 태양계 탈출 - 성간우주 진입

서울신문ㅣ2018.12.11. 09:36 수정 2018.12.11. 13:16 댓글 5개

 

▲ It’s Official! NASA's Voyager 2 is in Interstellar Space

[서울신문 나우뉴스] 우리 시대의 가장 위대한 탐험가와 작별인사를 고할 시간이 다가왔다. 보이저 2호가 마침내 태양계를 넘어 성간공간에 도달했다고 10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)이 발표했다. 1977년에 지구를 떠난 이래 40년 넘게 우리 태양계를 누비며 탐사를 수행한 보이저 2호는 눈부신 업적들을 쌓았는데, 그중 가장 빛나는 것은 인간이 만든 피조물로는 유일하게 해왕성과 천왕성을 방문해 탐사작업을 수행했다는 사실이다. 이처럼 인류에게 태양계에 관한 새로운 통찰을 선사한 보이저 2호도 이제 전임자인 보이저 1호를 따라 비록 반대 방향이지만 태양계를 넘어서 성간공간으로 진입하기에 이른 것이다.

그런데 보이저 2호가 넘어선 태양계의 울타리가 어디쯤인지 과학자들이 확실히 예측할 수는 없었지만, 흥미로운 것은 인류가 두 번째 넘어선 태양계 경계에서 얻은 데이터가 첫 번째 여행에서 얻은 데이터와 정확하게 일치하지는 않는다는 사실이다. 캘리포니아 공과대학의 물리학자이자 보이저 프로젝트 과학자인 에드 스톤은 올해 미국지구물리학회의 모임에서 보이저 2호의 성간공간 진입에 대해 “보이저 1호와는 다른 시간, 다른 장소이긴 하지만 특성은 아주 비슷하다”고 밝히면서 “앞으로 한 달 뒤면 모든 상황이 확실히 드러날 것으로 보인다”고 예측했다. ​

보이저 2호는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 네 개의 거대 가스 행성을 모두 방문한 유일한 우주선으로, 해왕성의 신비한 대암점과 목성의 위성 유로파의 얼음 표층 균열 같은 현상을 비롯해 16개에 이르는 위성들을 새로 발견했을 뿐만 아니라, 각 행성들에서 새로운 고리들을 발견해내는 성과들을 올렸다. 과학자들은 8월 하순부터 보이저 2호의 성간공간 진입을 주의 깊게 지켜보았다. 탐사선이 보내온 데이터는 헬리오포스(태양권계면), 곧 하전입자의 흐름인 태양풍이 만든 거품의 가장자리에 접근했다는 것을 알려주었다. 이 헬리오포스는 과학자들이 태양계와 성간공간의 경계로 삼고 있는 개념이다.

▲ 성간공간에 진입한 보이저 2호 그래픽. 전력이 고갈되는 2025년 이후 진정한 이별을 하게 된다.

(출처=NASA)

▲ 성간공간으로 진입한 보이저 1, 2호 그래픽. 보이저 2호는 지구를 떠난 지

41년 만인 2018년 12월 10일 태양계를 벗어나 성간공간으로 들어갔다.

보이저 1호는 2012년에 성간공간에 도달했다. (출처= NASA/JPL-Caltech)

그 거품을 넘어 우주선이 성간공간으로 진입하면 더 많은 고에너지 입자의 우주선(宇宙線)을 쬐며 항해해야 한다. 보이저 2호에 탑재된 두 대의 계측기가 우주선과 충돌할 때 이 입자를 추적한다. 탐지되는 입자들이 저에너지 입자에서 한동안 아무것도 탐지되지 않다가 갑자기 고에너지 입자가 다량 탐지되면 우주선이 헬리오포스를 넘어 성간공간으로 진입했다는 징표가 된다. 보이저 1호가 성간공간으로 진출할 때도 이 같은 현상이 체크되었다.

인간이 만든 피조물로 두번째로 태양의 영향으로부터 영원히 벗어난 보이저 2호는 우리가 느끼는 흥분과는 무관하게 앞으로도 캄캄한 성간공간을 항해하며 에너지를 공급해주는 프로토늄 핵 발전기가 멈추어지는 2025년까지 지구로 계속 데이터를 보내줄 것이다. 진정한 이별은 그때 이루어질 것이다. 현재 보이저 2호가 있는 위치는 지구로부터 178억km, 지구-태양 간 거리의 120배(120AU) 지점에 있으며, 앞으로 29만 6천 년 후에는 지구로부터 8.6광년 떨어진, 밤하늘에서 가장 밝은 별인 큰개자리의 시리우스에 도착할 예정이다. 또한 그 후로도 보이저는 ‘항해자’라는 그 이름에 걸맞게 영원히 우리은하를 떠돌며 항해를 계속할 것이다. [이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com]