“지구의 물, ‘진공 청소기’처럼 우주서 빨아들인 것” [아하! 우주]

▲ 지구를 탄생시킨 메커니즘. 작은 우주 암석에서 태어난 지구를 보여주고 있다. 출처: ETH 취리히

지구는 불과 몇백만 년간 축적된 작은 밀리미터 크기의 자갈이 뭉쳐져 태어난 후 이전에 믿던 것보다 훨씬 더 빠르게 형성됐을 수 있다는 새로운 연구 결과가 발표됐다.

새로운 이론은 또한 물이 얼음 혜성에 의해 지구로 전달되는 것이 아니라, 갓 태어난 건조한 행성이 우주 환경에서 물을 빨아들임으로써 생명에 필수적인 물이 지구에 존재할 수 있었음을 시사한다.

이 이론은 태양계 밖 생명체를 찾는 데 중요한 의미를 가질 수 있으며, 다른 별 주위에 물이 존재하는 거주 가능한 행성이 현재 이론화된 것보다 더 흔할 수 있다는 점을 나타낸다.

연구팀이 제시한 새로운 이론에 따르면, 약 45억 년 전 태양이 원시 행성 원반으로 알려진 가스와 먼지 원반으로 둘러싸인 어린 별이었을 때, 원시행성이 특정 크기에 도달하면 작은 우주 암석들은 급격히 행성으로 빨려들어간다. 원시 지구의 경우 원반 물질의 이런 ‘진공 청소’ 효과는 지구에 물을 공급하는 역할을 했다.

덴마크 코펜하겐대학 별·행성형성센터의 아이작 오니트 박사과정 연구원은 ​“원시 행성 원반에는 많은 얼음 입자가 포함돼 있는데, 진공 청소기 효과가 먼지를 끌어들이면서 얼음 입자들까지 빨아들인 것”이라면서 “이 과정은 1억 년 후 물을 공급했다는 우연한 사건에 의존하기보다 현재 지구의 물 기원을 더욱 설득력 있게 제시한다”고 주장했다. 

​같은 대학의 지구화학자이자 이론을 뒷받침하는 연구팀 일원인 마틴 실러는 성명에서 “행성이 어떻게 형성되는지에 대한 한 가지 이론은 행성이 물체의 충돌로 형성돼 1억 년간 점진적으로 몸집을 키워왔다는 것인데, 이 시나리오는 지구에 물이 존재하는 것은 일종의 우연한 사건을 필요로 한다”고 설명했다.

이 같은 우연한 사건의 한 예는 행성 형성의 마지막 단계에 수많은 얼음 혜성의 행성 폭격을 들 수 있다.

​실러 연구원은 “만약 그것이 지구가 형성된 방식이라면 지구에 물이 있다는 것은 꽤 운이 좋은 일”이라면서 “이것은 우리 태양계 밖의 행성에 물이 있을 가능성을 매우 낮게 만든다”고 덧붙였다.

​연구팀은 행성 형성 메커니즘과 관련 시간 척도를 측정하기 위해 규소 동위원소를 사용함으로써 새로운 이론에 도달했다. 60개 이상의 운석과 행성체에서 동위원소의 구성을 조사한 결과, 연구원들은 지구와 같은 암석 행성과 태양계의 다른 물체 사이의 연결을 확립할 수 있었다.

​과학자들이 축적한 지식은 우연에 대한 의존도를 줄이면서 다른 행성에 풍부한 물이 있을 가능성이 높아진다는 이론을 세웠다는 데 의미가 있다.

연구팀원이자 같은 대학의 지구연구소 교수인 마틴 비자로는 “이 이론은 지구와 같은 행성을 형성할 때마다 그 위에 물이 있을 것이라는 예측을 가능케 한다”며 “태양 크기의 별을 공전하는 행성이 있는 다른 행성계로 이동하면 행성이 적절한 거리에 있다면 물이 있어야 한다”고 못박았다.

이번 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 6월 14일자에 실렸다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com

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