안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 태양계의 고리형 행성들이 고리생성가설이 다 제각각인지 공통적인지 궁금합니다
태양계의 고리형 행성들은 생성기원에 대한 가설이 모두 동일하지 않습니다. 목성,토성,천왕성,해왕성이 고리가 있는데요. 공통적인 핵심가설은 조석파괴설로 위성이 행성의 로슈한계(천체가 행성이ㅡ 중력에 의해 스스로의 중력보다 더 강한 이녉을 받아 부서지는 한계거리) 안으로 들어오게 되면 조석력으로 인해 파괴되어 고리를 형성하게 됩니다. 그러나 행성마다 차별적인 고리 생성 이론이 존재한데요. 토성의 경우얼음으로 구성되어 있고 반사율이 높고 밝은데 원시 행성계 원반에서 남은 물질이 고리로 남았을 가능성을 이야기 합니다. 목성의 경우 위성의 표면 충돌 먼지가 기원이라고 보고 있으며, 천왕성의 경우 위성의 파괴 + 추돌 _ 중력적 협력체계에 의해서 발생한 것으로 보고 있죠. 해왕성은 위성파괴와 중력간섭 그리고 동역학적 불안정성으로 인해 만들어진 것으로 보고 있습니다.
Q. 목성이외의 가스형 행성들은 왜이리 탐사진행이 더딘건가요?
보이저2호는 천왕성까지 9년 해왕성까지 12년이 걸렸다고 알려져 있습니다. 이에 따라 수십년이 걸리고 에너지도 더 많이 필요하게 되겠지요. 목성은 5.2AU, 토성은 9.5AU, 천왕성은 19.2AU로 갑자기 확 멀어지게 됩니다. 이에 따라 외곽 행성 탐사는 기술적으로 어렵기도 하고 시간과 비용이 많이 들게 됩니다. 목성이나 토성은 그나마 우리 지구에서 좀 빨리 도착할수 있는 곳이기에 가성비 행성이라고 불리울수 있는것이죠. 나사 등은 그래서 자원과 예산을 내부 태양계나 목성 토성 탐사에 집중하여 하게 된답니다. 이러한것들은 또한 지구와의 신호 수신이 왕복으로 이루어져도 꽤나 많은 시간 소요가 걸리게 되고 실시간 제어가 불가능하게 되기에 장거리 탐사는 부적합하다고 할 수 있겠지요!
Q. 현재 지구에서 사람이 맨눈으로 관측이 가능한 행성은 금성말고 또 무엇이 있나요?
우리가 지구에서 맨눈으로 볼수 있는 행성들은 총 5개가 있습니다. 먼저 수성입니다. 수성은 해 뜨기 직전이나 해 지기 직후 지평선 근처에서 짧은시간 볼 수 있으며 금성은 새벽 또는 저녁 하늘에 매우 밝게 관측하지요. 화성은 붉은색 빛을 띄고 주기적으로 매우 밝아지며, 목성은 매우 밝고 흰색 빛, 밤하늘에서 쉽게 식별되게 됩니다. 토성의 경우 약간 어두우나 밝은 별처럼 보이게 되어 망원경으로는 고리도 확인가능합니다. 수성의 경우 연 4~5회정도의 고나측기회가 있꼬 화성은 대접근시기에 잘 보이게 됩니다. 천왕성이나 해왕성은 맨눈으로 보기가 힘듭니다.
Q. 목성이 태양계의 있는 여러 행성들에게 어떠한 영향을 미치고 있나요?
목성은 태양계 다른행성에 여러가지 영향을 미치는데 먼저 소행성과 혜성의 궤도를 제어하는 수호자 역할을 하고 있죠. 강력한 중력으로 태양계 외곽에서 오는 혜성이나 소행성들을 튕겨내거나 포획하고 특히 지구 근처로 오는 위험한 천체들을 끌어당기거나 궤도를 바꾸어 지구 충돌을 막는 경우도 있습니다. 목성은 또한 화성과 목성 사이에 있는 소행성대를 중력적으로 보호하고 교란하며 소행성들이 하나의 행성으로 합쳐지지 못하고 오늘날의 형태로 남아있게끔 도와주게 됩니다. 목성이 형성 초기부터 질량이 커서 내부 행성과 외부 행성의 경계선을 만드는 역할을 해주며 얼음선 바깥에 있었떤 목성은 수소와 헬륨을 많이 모으면서 빠르게 커졌고 그 중력이 주변 물질을 쓸어가며 지구형 행성의 성장을 방해하거나 제한하기도 합니다. 또한 목성은 다른 행성과 중력적으로 공명을 일으키게 되고 이로 인해 행성이나 소행성의 궤도를 장기적으로 안정화하거나 불안정하게 만들게 되죠! 또한 목성이 없었다면 지구는 지금보다 훨씬 더 혜성과 같은것들에 충돌당했을것이라고 봅니다.
Q. 해왕성의 고리가 토성보다 희미한 이유는 무엇인가?
해왕성과 토성의 경우 모양과 밝기, 구조가 모두 다르기 때문입니다. 토성은 얼음알갱이로 구성되어 매우 밝고 반사율이 높습니다. 고리가 매우 밝고 뚜렷하게 된다는 것이지요. 해왕성은 먼지와 어두운 유기물질인 탄소질로 되어있기에 고리가 어둡고 희미하게 됩니다. 토성의 고리는 질량과 입자의 밀도가 커서 광학적으로 두껍고 육안으로도 관측가능하게 됩니다. 해왕성의 고리는 매우 얇고 입자들이 듬성듬성 흩어져 있어 광학적으로 매우 얇고 희미하게 되지요. 토성의 고리는 상대적으로 젊고 안정적인 구조로 되어있고 행성계 초기에 형성되었을 가능성이 높게 되지요. 해왕성의 고리는 위성의 충돌이나 포획 후 파괴된 잔해로 생긴 불완전하고 일시적인 구조일 가능성이 높습니다!