화산 활동이 활발한 거주 가능한 외계 행성 발견
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2023-05-19 21:09:32
3'20" 읽기
- 지구 크기이며 거주 가능 구역 가장자리에 있다.
- 안정적이고 밀도가 높은 대기를 지니고 있을 것
- 행성의 낮 쪽은 표면에 액체 상태의 물
- 화산 활동으로 대기가 생성되면 수증기가 밤에 응결될 수 있다
판 구조론과 화산 활동은 행성의 거주 가능성에 중요한 요소로 간주된다. 젊은 지구에서 화산 폭발은 이산화탄소, 질소 및 수증기로 원시 대기를 풍부하게 하는 데 기여했다. 바다에서는 열수 분출구와 화산 분출구가 생명의 요람이었을 수 있다. 그러나 판 경계에서 암석 물질이 부풀어 오르고 가라앉으면서 생명에 중요한 광물과 원소도 표면으로 운반되었다.
근처의 적색 왜성 LP 791-18 주변의 세 번째 행성
따라서 활발한 화산 활동을 하는 지구와 같은 외계 행성의 첫 번째 발견은 더욱 흥미진진하다. 몬트리올 대학의 머린 페터슨(Merrin Peterson)과 그의 동료들은 NASA의 Spitzer 우주 망원경의 데이터를 분석하는 동안 그를 추적했다. 임무 종료 직전인 2019년 10월, 이 적외선 망원경은 86광년 떨어진 적색 왜성 LP 791-18 주변의 행성계를 목표로 삼았다.
NASA의 TESS 우주 망원경으로 이전에 관측한 바에 따르면 이 적색 왜성은 뜨거운 슈퍼지구 LP 791-18b와 미니 해왕성 LP 791-18c라는 두 행성의 궤도를 돌고 있다. Spitzer 망원경의 빛 곡선을 분석하면서 Peterson과 그의 팀은 이 시스템의 또 다른 세 번째 행성을 나타내는 별빛의 가려짐을 발견했다. TESS 우주 망원경으로 추가 관측을 통해 이 세 번째 행성의 이동을 확인했다.
지구 크기이며 거주 가능 구역 가장자리에 있다.
새로 발견된 행성 LP 791-18d는 알려진 두 행성 사이에서 별을 공전한다. 천문학자들이 결정한 대로, 그것은 대략 지구 크기이고 무게는 지구 질량의 약 0.9이다. 따라서 아마도 지구와 매우 유사한 암석 행성일 것이다. 공전 주기가 약 2.8일인 이 행성은 차가운 왜성의 거주 가능 구역 안쪽 가장자리에서 움직인다. 연구원들은 평균 온도가 25도에서 125도 사이라고 추정한다.
흥미로운 점은 LP 791-18d가 아마도 화산 활동을 하고 있다는 것이다. 왜성 주위를 공전하는 동안 정기적으로 외부 이웃 LP 791-18c의 150만 킬로미터 이내로 이동한다. 이 별은 8배 더 무겁고 가장 가까운 지구와 화성보다 33배 더 가깝다. 이러한 인근 통로의 중력 효과로 인해 행성 d의 궤도는 시간이 지남에 따라 점점 타원형이 되었다고 천문학자들은 보고했다.
화산 활동이 활발한 행성
타원형 궤도로 인해 행성 LP 791-18d는 별에서 오는 상당한 조석력의 영향을 받는다. "조석력에 의해 생성된 마찰은 행성 내부를 크게 가열하고 지각 아래에 마그마 바다를 생성한다"고 공동 저자인 몬트리올 대학의 Caroline Piaulet은 설명했다.
그 결과 새로 발견된 외계 행성은 목성의 위성 이오와 유사한 활발한 화산 활동을 할 수 있다. 빈번한 화산 폭발은 LP 791-18d의 표면을 특징지을 수 있을 뿐만 아니라 대기에 결정적인 영향을 미칠 수 있다. 원시 지구와 유사하게 화산은 수증기, 탄소 및 기타 가스로 가스 외피를 풍부하게 만들 수 있다.
밤 쪽의 대기와 액체 물
결과적으로 외계 행성은 아마도 안정적이고 밀도가 높은 대기를 지니고 있을 것이다. 이는 기후와 잠재적인 거주 가능성에도 중요한 요소다. "그러므로 이 행성의 낮 쪽은 표면에 액체 상태의 물이 있기에는 너무 뜨거울 것이다. 그러나 화산 활동으로 대기가 생성되면 수증기가 밤에 응결될 수 있다”고 페터슨의 동료 뵤른 벤네케가 설명했다.
이것은 다음을 의미한다:
화산 세계 LP 791-18d는 밤에 액체 상태의 물과 온화한 온도를 가질 수 있으며, 따라서 생명체의 중요한 전제 조건이다. "이 외계 행성의 발견은 매우 특별한 발견이다"고 Benneke는 말했다. "LP 791-18d와 지구 사이의 유사점과 탐지 가능한 지질학적 활동 및 화산 활동의 전망은 지상 세계가 어떻게 형성되고 진화하는지 더 잘 이해하는 데 중요한 대상이 된다.”
추가 조사 예정
따라서 근처의 적색 왜성 LP 791-18 주변의 행성계는 제임스 웹 우주 망원경을 포함하여 여러 측면에서 추가 조사를 위한 가치 있는 목표다. 이것들은 새로 발견된 화산 세계 LP 791-18d의 대기가 어떤 것인지를 명확히 할 수 있다. 이 시스템의 중심별은 작고 희미하기 때문에 천문학자들의 설명처럼 보다 정밀한 분광 분석을 위한 조건이 매우 좋다.
동시에 그러한 관측은 화산 세계의 외부 이웃인 미니 해왕성 LP 791-18c에 대한 더 많은 정보를 수집할 수도 있다. 이러한 유형의 가스가 풍부한 외계 행성은 태양계에 없어 슈퍼 지구와 가스 거인 사이의 중간 단계에 대해 알려진 것이 거의 없다.
(nature, 2023; doi: 10.1038/s41586-023-05934-8)
출처: Université de Montreal, NASA
- 지구 크기이며 거주 가능 구역 가장자리에 있다.
- 안정적이고 밀도가 높은 대기를 지니고 있을 것
- 행성의 낮 쪽은 표면에 액체 상태의 물
- 화산 활동으로 대기가 생성되면 수증기가 밤에 응결될 수 있다
거주 가능 구역에서 발견된 화산 세계
화산 활동이 활발한 외계 행성은 대기와 액체 상태의 물을 가질 수 있다.
천문학자들이 활동적인 화산 활동을 하는 잠재적으로 거주 가능한 외계 행성을 처음으로 발견했다. 대략 지구 크기의 행성은 거주 가능 구역의 안쪽 가장자리에서 86광년 떨어진 적색 왜성을 공전한다. 인접한 행성과 타원형 궤도에서 가까운 거리에 있는 LP 791-18d라고 불리는 이 행성은 목성의 위성 이오와 화산학적으로 유사하게 만드는 조석력의 영향을 받는다고 팀은 네이처에 보고했다.
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| ▲ 이것은 새로 발견된 지구 크기의 잠재적으로 거주 가능한 화산 행성 LP 791-18d의 모습이다. © NASA/ Goddard 우주 비행 센터, Chris Smith(KRBwyle) |
판 구조론과 화산 활동은 행성의 거주 가능성에 중요한 요소로 간주된다. 젊은 지구에서 화산 폭발은 이산화탄소, 질소 및 수증기로 원시 대기를 풍부하게 하는 데 기여했다. 바다에서는 열수 분출구와 화산 분출구가 생명의 요람이었을 수 있다. 그러나 판 경계에서 암석 물질이 부풀어 오르고 가라앉으면서 생명에 중요한 광물과 원소도 표면으로 운반되었다.
근처의 적색 왜성 LP 791-18 주변의 세 번째 행성
따라서 활발한 화산 활동을 하는 지구와 같은 외계 행성의 첫 번째 발견은 더욱 흥미진진하다. 몬트리올 대학의 머린 페터슨(Merrin Peterson)과 그의 동료들은 NASA의 Spitzer 우주 망원경의 데이터를 분석하는 동안 그를 추적했다. 임무 종료 직전인 2019년 10월, 이 적외선 망원경은 86광년 떨어진 적색 왜성 LP 791-18 주변의 행성계를 목표로 삼았다.
NASA의 TESS 우주 망원경으로 이전에 관측한 바에 따르면 이 적색 왜성은 뜨거운 슈퍼지구 LP 791-18b와 미니 해왕성 LP 791-18c라는 두 행성의 궤도를 돌고 있다. Spitzer 망원경의 빛 곡선을 분석하면서 Peterson과 그의 팀은 이 시스템의 또 다른 세 번째 행성을 나타내는 별빛의 가려짐을 발견했다. TESS 우주 망원경으로 추가 관측을 통해 이 세 번째 행성의 이동을 확인했다.
지구 크기이며 거주 가능 구역 가장자리에 있다.
새로 발견된 행성 LP 791-18d는 알려진 두 행성 사이에서 별을 공전한다. 천문학자들이 결정한 대로, 그것은 대략 지구 크기이고 무게는 지구 질량의 약 0.9이다. 따라서 아마도 지구와 매우 유사한 암석 행성일 것이다. 공전 주기가 약 2.8일인 이 행성은 차가운 왜성의 거주 가능 구역 안쪽 가장자리에서 움직인다. 연구원들은 평균 온도가 25도에서 125도 사이라고 추정한다.
흥미로운 점은 LP 791-18d가 아마도 화산 활동을 하고 있다는 것이다. 왜성 주위를 공전하는 동안 정기적으로 외부 이웃 LP 791-18c의 150만 킬로미터 이내로 이동한다. 이 별은 8배 더 무겁고 가장 가까운 지구와 화성보다 33배 더 가깝다. 이러한 인근 통로의 중력 효과로 인해 행성 d의 궤도는 시간이 지남에 따라 점점 타원형이 되었다고 천문학자들은 보고했다.
화산 활동이 활발한 행성
타원형 궤도로 인해 행성 LP 791-18d는 별에서 오는 상당한 조석력의 영향을 받는다. "조석력에 의해 생성된 마찰은 행성 내부를 크게 가열하고 지각 아래에 마그마 바다를 생성한다"고 공동 저자인 몬트리올 대학의 Caroline Piaulet은 설명했다.
그 결과 새로 발견된 외계 행성은 목성의 위성 이오와 유사한 활발한 화산 활동을 할 수 있다. 빈번한 화산 폭발은 LP 791-18d의 표면을 특징지을 수 있을 뿐만 아니라 대기에 결정적인 영향을 미칠 수 있다. 원시 지구와 유사하게 화산은 수증기, 탄소 및 기타 가스로 가스 외피를 풍부하게 만들 수 있다.
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| ▲ 화산 폭발 덕분에 LP 791-18d는 대기를 가질 수 있었다. © NASA/GSFC, Chris Smith (KRBwyle) |
밤 쪽의 대기와 액체 물
결과적으로 외계 행성은 아마도 안정적이고 밀도가 높은 대기를 지니고 있을 것이다. 이는 기후와 잠재적인 거주 가능성에도 중요한 요소다. "그러므로 이 행성의 낮 쪽은 표면에 액체 상태의 물이 있기에는 너무 뜨거울 것이다. 그러나 화산 활동으로 대기가 생성되면 수증기가 밤에 응결될 수 있다”고 페터슨의 동료 뵤른 벤네케가 설명했다.
이것은 다음을 의미한다:
화산 세계 LP 791-18d는 밤에 액체 상태의 물과 온화한 온도를 가질 수 있으며, 따라서 생명체의 중요한 전제 조건이다. "이 외계 행성의 발견은 매우 특별한 발견이다"고 Benneke는 말했다. "LP 791-18d와 지구 사이의 유사점과 탐지 가능한 지질학적 활동 및 화산 활동의 전망은 지상 세계가 어떻게 형성되고 진화하는지 더 잘 이해하는 데 중요한 대상이 된다.”
추가 조사 예정
따라서 근처의 적색 왜성 LP 791-18 주변의 행성계는 제임스 웹 우주 망원경을 포함하여 여러 측면에서 추가 조사를 위한 가치 있는 목표다. 이것들은 새로 발견된 화산 세계 LP 791-18d의 대기가 어떤 것인지를 명확히 할 수 있다. 이 시스템의 중심별은 작고 희미하기 때문에 천문학자들의 설명처럼 보다 정밀한 분광 분석을 위한 조건이 매우 좋다.
동시에 그러한 관측은 화산 세계의 외부 이웃인 미니 해왕성 LP 791-18c에 대한 더 많은 정보를 수집할 수도 있다. 이러한 유형의 가스가 풍부한 외계 행성은 태양계에 없어 슈퍼 지구와 가스 거인 사이의 중간 단계에 대해 알려진 것이 거의 없다.
(nature, 2023; doi: 10.1038/s41586-023-05934-8)
출처: Université de Montreal, NASA
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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