목성, 과거엔 두 배 거대했다

ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ우리 태양계의 가장 큰 행성, 목성이 사실은 과거에 훨씬 더 거대했다는 연구 결과가 나왔다. 

미국 칼텍과 미시간 대학교 공동 연구팀이 밝혀낸 사실에 따르면, 목성은 약 45억 년 전 지금보다 두 배 이상 거대한 몸집을 자랑했으며, 그 자기장 또한 상상을 초월할 정도로 강력했다. 이번 발견은 태양계 초기 역사를 재구성하는 데 결정적인 역할을 할 전망이다.

논문은 국제학술지 '네이처 천문학(Nature Astronomy)'에 게재됐다. 

◆ 거대한 목성의 흔적: 과거와 현재

연구에 따르면 태양과 행성들이 형성되던 시기, 즉 약 45억 년 전 태양 성운이 사라질 무렵 목성의 반경은 현재 크기의 2배에서 2.5배에 달했다. 

이 시기 목성의 자기장은 지금보다 무려 50배나 강력했으며, 지구 자기장보다는 400배나 강한 엄청난 힘을 가졌다. 거대한 가스 구름이 응축되며 별과 행성이 탄생하던 격동의 시기에 목성은 말 그대로 태양계의 압도적인 거인이었던 셈이다.

연구팀은 이 과거의 크기를 추정하기 위해 목성의 작은 위성인 아말테아(Amalthea)와 테베(Thebe)의 현재 궤도를 활용했다. 행성의 질량과 중력에 따라 위성의 궤도가 결정된다는 점을 역으로 이용해, 이들 위성이 현재의 궤도를 갖게 되기 위한 목성의 초기 크기를 계산한 것이다. 

미시간 대학교의 천체 물리학자 프레드 아담스(Fred Adams)는 "45억 년이 지난 지금도 목성 초기의 물리적 상태를 재구성할 수 있는 단서가 남아있다는 사실이 놀랍다"고 말하며, 이 발견의 의미를 강조한다.

◆ 지금도 줄어드는 목성의 비밀

이 거대한 행성은 시간이 흐르며 조금씩 몸집을 줄여왔다. 현재 목성은 매년 약 2cm씩 꾸준히 수축하고 있다. 이는 '켈빈-헬름홀츠 메커니즘'이라는 자연 현상 때문이다. 

행성 내부의 열이 우주 공간으로 방출되면서 목성은 서서히 냉각되고, 이로 인해 내부 압력이 떨어지면서 점차 크기가 줄어든다. 과거의 거대함과 현재의 수축 현상까지, 목성은 여전히 우리에게 많은 과학적 질문을 던지며 우주의 신비를 풀 열쇠가 되고 있다.

이번 연구 결과는 목성뿐만 아니라 태양계 외부에 존재하는 다른 거대 가스 행성들의 진화 과정을 이해하는 데도 중요한 단서를 제공한다. 

칼텍의 행성 과학자이자 공동 저자인 콘스탄틴 바티긴(Konstantin Batygin)은 "우리의 궁극적인 목표는 우리가 어디에서 왔는지 이해하는 것이며, 행성 형성의 초기 단계를 정확히 파악하는 것은 이 퍼즐을 푸는 데 필수적이다"라고 연구의 의의를 밝혔다. 

그는 또한 "우리가 여기서 확립한 것은 귀중한 기준점이다. 이를 통해 태양계의 진화를 더욱 확신을 가지고 재구성할 수 있게 됐다"고 덧붙였다.