#1. 태양계의 역사…‘소행성대’는 무엇인가?
#1. 태양계의 역사…‘소행성대’는 무엇인가?
  • 최율리아나 기자
  • 승인 2019.03.27 10:25
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이준구 교수 “소행성대는 태양계 역사의 산물”

우주(Space)의 기원은 언제부터 시작됐을까? 우주의 역사를 가늠하기에는 그 기원과 근원을 정확하게 추정하기는 힘들다고 합니다.

과학자들은 약 100억~200억 년 전 강력한 대폭발로 우주가 탄생했을 것이라 추측할 뿐입니다.

우주는 밀도와 압력이 매우 높은 초기 상태부터 나이가 들면서 팽창함에 따라 물질은 온도가 내려가고 서로 뭉쳐져서 별과 행성이 형성됐다고 하지만 여전히 우주의 태생적 원인에 대해서는 분명하게 밝히지 못하고 있습니다.

글로벌 생활과학 전문 미디어 <데일리포스트>는 밝혀지지 않고 있는 우주의 생성 과정을 이해하기 위한 시도와 과학적 사실을 기반으로 현대 우주론에 접근하기 위해 ‘스페이스 2.0’을 기획했습니다. [편집자 주]


[데일리포스트=최율리아나 기자] 우리가 살아가고 있는 아름다운 지구의 기원은 약 50억 년으로 추정되고 있다. 50억 년 지구의 발자취를 찾기 위해 인류의 노력은 지금까지 끊임없이 지속되고 있다.

인류는 공룡의 화석을 통해 오래전 공룡이 존재했다는 사실을 알게 됐고 지질분석을 통해 지구가 끊임없이 지각변동을 일으켰다는 사실도 알게 됐다.

이처럼 수십만 년 세월이 흐른 화석과 지질을 통해 지구의 태동과 변화를 알 수 있는 것처럼 지구가 속해 있는 태양계 역사 또한 알아낼 수 있다. 그렇다면 어떻게 태양계의 역사를 밝힐 수 있을까?

한국 우주과학 연구소 이준구 교수는 “먼저 우리가 태양계의 초기 역사를 알기 위해 무엇보다 태양계의 형성과정에서 살아남은 오래된 천체를 찾는 것이 중요하다.면서 “지구에 남겨진 공룡의 화석처럼 태양계에 남겨진 과거의 흔적을 찾아야 한다.”고 설명했다.

태양계가 어렸을 때 형성된 작은 천체들을 천문학에서는 소행성과 혜성이라고 일컫는다. 가장 먼저 소행성은 작은 암석질로 구성된 천체를 의미하며 소행성은 휘발성 물질이 거의 함유돼 있지 않다.

이 작은 암석질로 구성된 소행성은 화성과 목성 궤도 사이에 ‘소행성대(Asteroid belt)’로 존재하며 소행성대가 최초로 발견됐던 19세기 초 당시 천문학자들은 ‘티티우스-보데법칙’을 적용할 때 화성과 목성의 궤도 사이에 또 다른 행성이 존재하고 있을 것이라 확신했다.

티티우스-보데법칙을 바탕으로 화성과 목성의 궤도 사이에 또 다른 행성이 존재할 것이라 믿었던 당시 천문학자들의 확신과 달리 화성과 목성 궤도 사이에는 행성으로 분류할 수 있는 천체들은 발견되지 못했다.

태양에서 행성의 거리의 수열식 ‘티티우스-보데법칙’은 무엇?

19세기 천문학자들이 소행성들이 화성과 목성 궤도 사이에서 소행성대로 존재한다는 근거로 제시한 ‘티티우스-보데법칙(Titius–Bode law)’은 태양계 행성의 태양계 중심으로부터 위치에 대한 규칙이다.

독일 비텐베르크대학의 수학 교수이자 과학자 티티우스(J. D. Titius)가 1766년 최초로 발견하고 베를린의 천문학자 보데(Johann Elert Bode)가 1772년 공표했지만 당시 학자들은 천왕성이 발견되기 이전까지만 하더라도 티티우스-보데법칙을 신뢰하지 않았다.

하지만 1781년 천문학자 허셜이 천왕성을 발견하고 그 궤도를 관측해 보니 티티우스-보데법칙 수열식에 적용됐고 이후 학자들은 티티우스-보데의 법칙을 신뢰하기 시작했다.

그 이후로도 1801년 이탈리아의 가톨릭 신부 ‘주세페 피아치(Giuseppe Piazz)에 의해 새로운 행성이 발견되는데 학자들은 이 행성의 이름을 ‘세레스(Ceres)’라고 정의했다. 하지만 세레스는 행성이 아닌 소행성으로 밝혀졌다.

천문 연구회 김세정 연구원은 “세레스가 발견된 1801년 이후 비슷한 궤도에서 작은 천체들이 잇따라 발견되면서 화성과 목성 사이에 행성이 존재하지 않는 대신 직경 1000km 미만의 작은 천체 집단을 발견했는데 이게 바로 ‘소행성대’의 발견”이라고 전했다.

‘소행성대’ 어떻게 구성됐나?

소행성대는 목성과 화성 궤도 사이에 작은 천체들이 운집한 영역으로 알려지고 있다. 소행성대는 최대 높이 1억 km에 가로두께 2억 km 정도의 크기이며 마치 도넛 모양의 형상을 띄고 있다.

사진=소행성대

소행성대는 태양으로부터 평균 거리 2.2~3.3AU이며 공전주기는 3.3~6.0년으로 최초 1801년 주세페 피아치 신부가 발견한 1 세레스를 비롯해 수백만 개 소행성이 모여 집단을 이루고 있다.

이처럼 많은 양의 소행성이 운집했지만 소행성대의 소행성들이 행성이 될 수 없는 가장 큰 원인은 하나는 궤도를 맴도는 목성의 인력 때문이라는 분석과 소행성들이 뭉칠 수 있도록 하는 물체가 적기 때문이라는 시각이 지배적이다.

특히 주목할 부분은 주세페 피아치 신부가 발견한 1번 행성인 세레스가 훗날 소행성으로 밝혀졌다는 점이다. 그렇다면 태양계 소행성대에 존재하는 유일한 왜행성인 세레스는 무엇으로 구성됐을까?

사진=소행성 탐사선 '던(Dawn)호' / 출처=나사(NASA)
사진=소행성 탐사선 '던(Dawn)호' / 출처=나사(NASA)

이준구 교수는 “세레스의 내부는 암석질의 핵이 중심이며 얼음 멘틀로 구성됐고 표면 아래는 물로 이뤄진 바다가 존재하는 것으로 학자들은 관측하고 있다.”고 설명했다.

태양계의 역사를 가늠할 수 있는 유일한 발원지 소행성대, 하지만 소행성대는 지구와 비교적 가까운 위치에도 불구하고 역사의 분석을 위한 탐사 자료가 부실하다.

이 교수는 “집단적으로 운집한 소행성대가 워낙 다량으로 나눠져 있다 보니 탐사선을 다 보낼 수 없고 무엇보다 천문학자들의 관심이 소행성대 보다 행성을 중요한 연구 목표로 잡고 있기 때문에 정확한 관측이 이뤄지지 않고 있다.”고 덧붙였다.



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