3'20" 읽기
- 지구 쌍둥이와 슈퍼 지구 중 많은 수가 고정 회전 궤도를 돌고 있다.
- 결과적으로 행성에서 낮 쪽은 덥고 밤 쪽은 얼어붙을 정도로 춥다.
- 황혼 지대에서도 그러한 행성은 빠르게 가열. 그러나 바다 자체의 조건은 여전히 ​​생명 친화적일 수 있다

터미네이터의 외계 생명체?
트와일라잇 존은 또한 고정 회전 외계 행성을 거주 가능하게 만들 수 있다.

지구와 유사한 외계 행성의 대부분은 고정된 회전을 가지고 있다. 그들은 항상 별과 같은 면을 향하고 있다. 이것이 그들의 거주 가능성과 물과 생명의 기회에 대해 무엇을 의미할까? 천문학자들은 이제 이것을 더 자세히 조사했다. 그 결과 더운 낮 쪽과 추운 밤 쪽 사이에 거주 가능한 전이 구역의 가능성은 그러한 행성에 대해 상대적으로 높다. 특히 순수한 해양 행성이 아닌 경우 더욱 그렇다. 

▲ 근처에 있는 많은 외계 행성은 고정된 회전을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 황혼 지대를 따라 그들에게 생명 친화적인 조건이 있을 수 있다.

최근 몇 년 동안 천문학자들은 외계 별 주변의 거주 가능 구역에서 셀 수 없이 많은 지구 쌍둥이와 지구와 유사한 슈퍼지구를 발견했다. 잠재적으로 생명 친화적인 외계 행성의 대부분은 태양보다 작고 온도가 낮은 별인 적색 왜성 주위를 공전한다. 붉은 태양을 가진 가까운 세계 중에는 이웃 별 프록시마 센타우리 주변의 지구 쌍둥이와 적색 왜성 TRAPPIST-1 주변의 지구와 같은 7개의 행성이 있다.

바운드 회전 문제

그러나 이러한 인근 세계가 언뜻 보기에 유망해 보일 수 있지만 한 가지 큰 단점이 있다. 적색 왜성의 거주 가능 구역이 상대적으로 별에 가깝기 때문에 이러한 지구 쌍둥이와 슈퍼 지구 중 많은 수가 고정 회전 궤도를 돌고 있다. 결과적으로 그들은 항상 같은 쪽을 자신의 별 쪽으로 돌린다. "그런 행성에서 낮 쪽은 덥고 밤 쪽은 얼어붙을 정도로 춥다. 아마도 큰 빙하로 뒤덮였을 것이다." 캘리포니아 어바인 대학의 수석 저자 Ana Lobo가 설명했다.

이것이 의미하는 것은, 그러한 행성의 방사선과 온도가 평균적으로 생명 친화적인 값을 가질 수 있지만 실제로는 극단적인 행성이다. 이것은 거주 가능한 조건과 액체 상태의 물이 그러한 외계 행성에 존재할 수 있는지에 대한 의문을 제기한다. 낮과 밤 사이의 황혼 지대인 터미네이터에서 이에 대한 기회가 있을 수 있다. 양측의 극단이 균형을 이루어 거주 가능한 조건을 갖춘 지역 장소가 있을 수 있기 때문이다. 

▲ 우리와 가장 가까운 외계행성 프록시마 센타우리 b는 거주 가능 구역에 있지만 항상 별의 같은 면을 향하고 있다. 여전히 액체 상태의 물과 살기 좋은 조건을 가질 수 있을까? © ESO/M. Kornmesser, CC-by 4.0

테스트에서 바운드 육지와 물 세계
Lobo와 그녀의 팀은 이제 이것이 사실인지 그리고 그러한 외계 행성이 어떤 것인지 더 자세히 조사했다. 천문학자들은 "우리는 이 천이대에 거주 가능한 띠가 있을 수 있는지, 별을 향하는 지역이 거주 가능한 한계를 넘으면 터미네이터 거주 가능성이 불가능한지 알아보고 싶었다"고 설명했다. 그들의 모델 시뮬레이션에서 그들은 적색 왜성의 거주 가능 구역에서 고정된 회전으로 궤도를 도는 물의 세계와 육지를 지배하는 외계 행성을 분석했다.

놀라운 결과:
생각했던 것과는 달리 해양 세계는 그러한 조건에서 거주 가능한 터미네이터 영역의 최상의 기회를 제공하지 않는다. 낮의 온도가 일정 온도를 초과하면 수분이 강하게 증발하여 자체 강화 온실 효과가 발생하기 때문이다. 따라서 황혼 지대에서도 그러한 행성은 빠르게 가열된다. 그러나 바다 자체의 조건은 여전히 ​​생명 친화적일 수 있다.
해양 행성보다 저렴한 육지 행성

그러나 표면이 주로 육지로 구성된 외계 행성에서는 조건이 더 유리할 것이다. "우리의 지구 기후 모델은 그러한 행성이 태양 쪽의 뜨거운 온도와 밤 쪽의 영하의 온도를 가질 수 있음을 보여준다. 터미네이터 구역은 대기 에너지 수송이 거의 없기 때문에 온화한 기후를 가질 수 있다”고 Lobo와 그녀의 동료들은 보고했다.

따라서 Proxima Centauri b 또는 TRAPIST-1 주변의 지구 쌍둥이와 같은 외계 행성의 황혼 영역은 호수 및 기타 액체 상태의 물을 허용하기에 적합한 조건을 가질 수 있다. 물의 근원에는 강과 호수에 물을 공급하는 황혼 지대 근처에서 녹는 야간 빙하가 포함될 수 있다.

환경 조건이 더 안정적일 것이다.

시뮬레이션은 또한 육지 지배 행성의 황혼의 띠 거주 가능 조건이 순수한 물 세계보다 더 안정적이고 오래 살 수 있음을 시사한다. "물이 제한된 대기는 물의 행성에 있는 대기보다 더 안정적인 구성을 달성한다"며 "그들은 수증기를 우주로 잃거나 밤에 물을 얼리는 경향이 적기 때문이다"고 보고했다.

NASA에서 연구를 수행한 Lobo의 동료 Aomawa Shields는 "우리 팀이 발견한 거주 가능한 황혼 지대 가능성은 공상과학 이야기의 내용이 아니다. 우리는 그러한 터미네이터 거주 가능성이 실제이며 기후적으로 안정적일 수 있음을 보여주었다“고 시애틀의 가상 행성 연구소가말했다.

이러한 발견은 외계 생명체 탐색과 외계 행성 대기의 생체 신호 탐색에도 중요하다. 그들은 그러한 스펙트럼 서명이 고정된 회전으로 육지가 지배하는 외계 행성에도 존재할 수 있다고 제안하기 때문이다. 그러나 생체특징은 터미네이터 위의 행성의 특정 지역에서만 감지될 수 있다. James Webb 망원경과 다른 망원경으로 검색하려면 이 점을 고려해야 한다.
(The Astrophysical Journal, 2023; doi: 10.3847/1538-4357/aca970)
출처: University of California, Irvine

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]