소행성 베누의 기원 미스터리, 마침내 풀렸다.
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2026-09-28 10:54:12
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- 직경 약 500미터, 무게 6천만 톤인 이 소행성은 먼 미래에 지구에 매우 근접 가능
- NASA는 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선을 소행성에 보냈다.
- 2018년에 데이터 수집시작, 2020년에 베누 표면에서 샘플 채취 2023년에 지구 귀환
- 베누가 초기 태양계의 물 얼음 경계선 바로 바깥쪽에서 형성되었을 것이라고 결론
근지구 소행성(101955) 베누는 수년간 연구의 중심 대상이었다. 직경 약 500미터, 무게 6천만 톤에 달하는 이 소행성은 먼 미래에 지구에 매우 근접할 가능성이 있으며, 동시에 태양계 초기 모습을 보여주는 매우 흥미로운 유물로 여겨지고 있다. NASA는 베누에 대한 더 자세한 정보를 얻기 위해 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선을 소행성에 보냈다. 2018년에 시작된 이 탐사대는 먼저 데이터를 수집했고, 2020년에는 베누 표면에서 샘플을 채취해 2023년에 지구로 가져왔다.
수수께끼 같은 이중성
측정 데이터와 초기 샘플 분석 결과, 소행성 베누는 놀랍도록 복잡한 구성을 하고 있음이 밝혀졌다. 베누에는 결합된 물, 얼음, 그리고 염수에서 유래했을 것으로 추정되는 광물들이 포함되어 있다. 이는 베누가 태양계의 차가운 외곽 지역, 즉 원시 행성계 원반에서 형성되었음을 시사한다. 그러나 동시에 베누 샘플에서는 탄소를 함유한 광물과 규산염도 발견되었는데, 이는 태양에 더 가까운 곳에서 형성되었음을 나타낸다.
이러한 소행성의 "이중성"은 어떻게 설명될 수 있을까? 일부 천문학자들은 베누가 목성과 토성 너머 태양계 외곽에서 비교적 늦게 형성되었을 가능성을 제기한다. "이 모델은 희귀한 이부나(Ivuna) 유형의 콘드라이트가 혜성과 같은 지역에서 형성되었고, 이후 천왕성 및 해왕성과의 상호작용을 통해 태양계 내부로 이동해 왔다는 것을 시사한다"고 취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)의 마리아 쇤베흘러(Maria Schönbächler) 교수 연구팀은 설명했다. 그러나 일부 분석 결과는 이 시나리오와 일치하지 않는다.
동위원소를 이용한 시간 여행
베누의 기원을 더 명확히 밝히기 위해 쇤베흘러 교수 연구팀은 베누에서 채취한 소행성 샘플의 철, 티타늄, 크롬 동위원소를 더욱 자세히 분석했다. 동위원소 분포를 통해 소행성이 태양 원시운의 어느 지역에서 형성되었고 어떤 물질로 구성되었는지 알 수 있다. "따라서 이러한 정보는 소행성 모체의 형성 조건과 지역에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있다"고 연구팀은 말했다.
베누의 기원을 더 명확히 밝히기 위해 쇤베흘러 교수 연구팀은 베누에서 채취한 소행성 샘플의 철, 티타늄, 크롬 동위원소를 더욱 자세히 분석했다. 분석 결과, 베누는 다른 알려진 소행성들과 동위원소 구성에서 상당한 차이를 보이지만, 류구와 다른 이부나형(CI) 콘드라이트와는 매우 유사한 것으로 나타났다. 연구팀은 "우리의 동위원소 데이터는 이러한 CI형 소행성들이 원시 행성계 원반의 여러 영역에서 온 입자들을 포함하는 태양계 영역에서 형성되었음을 시사한다"고 보고했다. 이로 인해 베누는 태양계 내부와 외부의 물질이 혼합된 형태를 띠게 되었다.
물 얼음 경계선과 젊은 목성 사이
그렇다면 이 영역은 어디에 위치했을까? 쇤베흘러 연구팀은 분석과 보충 모델을 바탕으로 베누가 초기 태양계의 물 얼음 경계선 바로 바깥쪽에서 형성되었을 것이라고 결론지었다. 그곳은 수증기가 응축되고 얼어붙어 먼지 입자에 달라붙을 만큼 충분히 낮은 온도였다. 연구팀은 "이것이 베누, 류구, 그리고 CI형 콘드라이트에서 관측되는 상대적으로 높은 수분 함량을 설명해 준다"고 설명했다.
하지만 이 소행성들의 특이한 물질 구성에는 또 다른 중요한 요인이 있었다. 바로 목성이다. 이 거대 가스 행성은 태양 탄생 후 불과 백만 년 만에, 다른 어떤 행성보다도 일찍 형성되었다. 따라서 목성의 존재는 원시 행성 성운의 입자 흐름에 영향을 미쳤다. 목성은 태양계 외부에서 내부로 굵은 입자가 들어오는 것을 막았고, 중력의 영향으로 양쪽 영역의 미세 입자를 혼합했다.
혼합 저장소
이로 인해 목성과 물 얼음 경계선 근처에 전이 영역이 형성되었고, 이곳에서 원시 행성계 원반의 물질들이 특유의 방식으로 혼합되었다. 베누, 류구, 그리고 CI 운석의 전신들이 바로 이곳에서 형성되었다. 연구팀은 "이러한 위치 덕분에 이들은 안쪽으로 이동하는 잘 혼합된 저장소로부터 물질을 축적하면서도, 태양계 외곽의 물과 탄소가 풍부한 특성을 보존할 수 있을 만큼 충분히 바깥쪽에 위치할 수 있었다"고 설명했다.
따라서 이 소행성 샘플들은 베누와 류구뿐만 아니라 초기 태양계의 구조, 나아가 우리 지구가 형성되었던 환경에 대한 귀중한 통찰력을 제공했다.
출처: Maria Schönbächler (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) et al., Science Advances, 2026; doi: 10.1126/sciadv.aei9107
- 직경 약 500미터, 무게 6천만 톤인 이 소행성은 먼 미래에 지구에 매우 근접 가능
- NASA는 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선을 소행성에 보냈다.
- 2018년에 데이터 수집시작, 2020년에 베누 표면에서 샘플 채취 2023년에 지구 귀환
- 베누가 초기 태양계의 물 얼음 경계선 바로 바깥쪽에서 형성되었을 것이라고 결론
소행성 베누의 기원 미스터리, 마침내 풀렸다.
지금까지 근지구 소행성 베누(Bennu)가 태양계 안쪽에서 형성되었는지, 아니면 바깥쪽에서 형성되었는지에 관한 논쟁이 있었다. 이제 소행성 샘플 분석을 통해 그 해답이 밝혀졌다. 이 샘플들에 따르면, 베누는 태양 원시 행성계 원반의 물 얼음 경계선 바로 바깥쪽에서 형성되었다. 당시 젊은 목성이 먼지 흐름을 휘게 하면서 원시 행성계 원반의 안쪽과 바깥쪽 물질이 섞였던 것이다. 이러한 배경에서 베누는 특이한 물질 구성을 갖게 되었고, 초기 태양계 구조에 대한 새로운 통찰을 제공한다.
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| ▲ 근지구 소행성 베누는 특이한 각진 모양뿐만 아니라 구성 성분 또한 놀랍다. 사진: © NASA / 애리조나 대학교 |
근지구 소행성(101955) 베누는 수년간 연구의 중심 대상이었다. 직경 약 500미터, 무게 6천만 톤에 달하는 이 소행성은 먼 미래에 지구에 매우 근접할 가능성이 있으며, 동시에 태양계 초기 모습을 보여주는 매우 흥미로운 유물로 여겨지고 있다. NASA는 베누에 대한 더 자세한 정보를 얻기 위해 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선을 소행성에 보냈다. 2018년에 시작된 이 탐사대는 먼저 데이터를 수집했고, 2020년에는 베누 표면에서 샘플을 채취해 2023년에 지구로 가져왔다.
수수께끼 같은 이중성
측정 데이터와 초기 샘플 분석 결과, 소행성 베누는 놀랍도록 복잡한 구성을 하고 있음이 밝혀졌다. 베누에는 결합된 물, 얼음, 그리고 염수에서 유래했을 것으로 추정되는 광물들이 포함되어 있다. 이는 베누가 태양계의 차가운 외곽 지역, 즉 원시 행성계 원반에서 형성되었음을 시사한다. 그러나 동시에 베누 샘플에서는 탄소를 함유한 광물과 규산염도 발견되었는데, 이는 태양에 더 가까운 곳에서 형성되었음을 나타낸다.
이러한 소행성의 "이중성"은 어떻게 설명될 수 있을까? 일부 천문학자들은 베누가 목성과 토성 너머 태양계 외곽에서 비교적 늦게 형성되었을 가능성을 제기한다. "이 모델은 희귀한 이부나(Ivuna) 유형의 콘드라이트가 혜성과 같은 지역에서 형성되었고, 이후 천왕성 및 해왕성과의 상호작용을 통해 태양계 내부로 이동해 왔다는 것을 시사한다"고 취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)의 마리아 쇤베흘러(Maria Schönbächler) 교수 연구팀은 설명했다. 그러나 일부 분석 결과는 이 시나리오와 일치하지 않는다.
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| ▲ 오시리스-렉스 임무의 샘플 캡슐을 위에서 바라본 모습다. 이 캡슐은 소행성 베누에서 물질을 채취하여 지구로 가져왔다. — © NASA/Erika Blumenfeld & Joseph Aebersold |
동위원소를 이용한 시간 여행
베누의 기원을 더 명확히 밝히기 위해 쇤베흘러 교수 연구팀은 베누에서 채취한 소행성 샘플의 철, 티타늄, 크롬 동위원소를 더욱 자세히 분석했다. 동위원소 분포를 통해 소행성이 태양 원시운의 어느 지역에서 형성되었고 어떤 물질로 구성되었는지 알 수 있다. "따라서 이러한 정보는 소행성 모체의 형성 조건과 지역에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있다"고 연구팀은 말했다.
베누의 기원을 더 명확히 밝히기 위해 쇤베흘러 교수 연구팀은 베누에서 채취한 소행성 샘플의 철, 티타늄, 크롬 동위원소를 더욱 자세히 분석했다. 분석 결과, 베누는 다른 알려진 소행성들과 동위원소 구성에서 상당한 차이를 보이지만, 류구와 다른 이부나형(CI) 콘드라이트와는 매우 유사한 것으로 나타났다. 연구팀은 "우리의 동위원소 데이터는 이러한 CI형 소행성들이 원시 행성계 원반의 여러 영역에서 온 입자들을 포함하는 태양계 영역에서 형성되었음을 시사한다"고 보고했다. 이로 인해 베누는 태양계 내부와 외부의 물질이 혼합된 형태를 띠게 되었다.
물 얼음 경계선과 젊은 목성 사이
그렇다면 이 영역은 어디에 위치했을까? 쇤베흘러 연구팀은 분석과 보충 모델을 바탕으로 베누가 초기 태양계의 물 얼음 경계선 바로 바깥쪽에서 형성되었을 것이라고 결론지었다. 그곳은 수증기가 응축되고 얼어붙어 먼지 입자에 달라붙을 만큼 충분히 낮은 온도였다. 연구팀은 "이것이 베누, 류구, 그리고 CI형 콘드라이트에서 관측되는 상대적으로 높은 수분 함량을 설명해 준다"고 설명했다.
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| ▲ 약 45억 년 전 태양계 원시 행성계 원반의 모습은 이와 같았을 것으로 추정된다. — © Schönbächler et al./ Science Advances, CC-by 4.0 |
하지만 이 소행성들의 특이한 물질 구성에는 또 다른 중요한 요인이 있었다. 바로 목성이다. 이 거대 가스 행성은 태양 탄생 후 불과 백만 년 만에, 다른 어떤 행성보다도 일찍 형성되었다. 따라서 목성의 존재는 원시 행성 성운의 입자 흐름에 영향을 미쳤다. 목성은 태양계 외부에서 내부로 굵은 입자가 들어오는 것을 막았고, 중력의 영향으로 양쪽 영역의 미세 입자를 혼합했다.
혼합 저장소
이로 인해 목성과 물 얼음 경계선 근처에 전이 영역이 형성되었고, 이곳에서 원시 행성계 원반의 물질들이 특유의 방식으로 혼합되었다. 베누, 류구, 그리고 CI 운석의 전신들이 바로 이곳에서 형성되었다. 연구팀은 "이러한 위치 덕분에 이들은 안쪽으로 이동하는 잘 혼합된 저장소로부터 물질을 축적하면서도, 태양계 외곽의 물과 탄소가 풍부한 특성을 보존할 수 있을 만큼 충분히 바깥쪽에 위치할 수 있었다"고 설명했다.
따라서 이 소행성 샘플들은 베누와 류구뿐만 아니라 초기 태양계의 구조, 나아가 우리 지구가 형성되었던 환경에 대한 귀중한 통찰력을 제공했다.
출처: Maria Schönbächler (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) et al., Science Advances, 2026; doi: 10.1126/sciadv.aei9107
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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