우리 태양계의 행성은 목성 행성과 지구형 행성이라는 두 가지 주요 범주 중 하나로 분류됩니다. 목성 행성은 태양계 외부의 가스 거인과 얼음 거인을 포함하는 반면, 지구형 행성은 내부 태양계 내의 작은 암석 행성을 포함합니다.
이 암석형 지구형 행성에는 태양에 가장 가까운 4개 행성, 즉 수성, 금성, 지구, 화성이 포함됩니다. 이 천체를 지구형 행성으로 만드는 또 다른 요인은 무엇이며, 태양계 및 그 너머의 다른 경이로운 행성과 어떻게 비교 되는지 알아보겠습니다.
모든 암석형 행성은 지구형 행성인가요?
짧은 대답은 ‘예’입니다. 우주의 모든 지구형 행성은 우리 태양계 내부 영역에 있는 4개의 지구형 행성과 동일한 특성을 공유합니다. 일부에는 암석 핵이나 금속 핵이 포함되어 있지만 모든 지구형 행성은 규소 기반 암석 맨틀 또는 주로 탄소 기반 광물로 구성된 고체 표면으로 둘러싸여 있습니다.
지구형 행성의 표면은 화산 활동, 지각판의 이동, 지구의 경우 빠르게 움직이는 액체 물로 인해 산, 계곡, 협곡과 같은 지형적 특징이 경사져 있고 조각되어 있습니다.
지구형 행성은 2차 대기를 형성할 만큼 충분히 크지만 일반적으로 너무 작고 태양에 가까운 고온 지역 내에서 공전하여 더 크고 더 먼 목성 행성에서 발견되는 것과 같은 행성 고리 시스템을 형성합니다.
우리 태양계의 지구형 행성
우리 지역 태양계의 지구형 행성인 수성, 금성, 지구, 화성에 대해 논의해 봅시다.
수성
이 지구형 행성은 극단의 장소입니다. 그것은 태양계의 모든 행성 중 가장 작으며 지구의 달과 다른 자연 위성보다 거의 크기 않습니다. 수성은 또한 태양에 가장 가까운 행성으로, 우리 행성의 화창한 여름날보다 거의 7배나 밝은 눈부신 가시광선 노출을 제공합니다.
질량이 작고 태양과 가깝기 때문에 수성은 모든 행성 중에서 태양 주위를 공전하는 궤도 주기가 가장 빠릅니다. 수성이 태양 주위를 완전히 공전하는 데는 지구 시간으로 단 87.97일이 걸립니다(수성 1년). 이는 초당 거의 46.6km 에 달하는 속도입니다.
태양에 가장 가까운 행성인 수성의 위치가 논리적으로 가장 뜨거운 행성이 될 것이라고 생각할 수도 있지만, 수성의 대기가 얇아 열을 유지하기 어렵습니다.
낮에는 기온이 화씨 영하 800도(섭씨 430도)까지 치솟다가 밤에는 화씨 영하 290도(섭씨 영하 180도)까지 내려갑니다.
수성에 관한 한 가지 흥미로운 사실은 수성이 태양과 가까워서 행성이 궤도 공명이라고 알려진 특이한 회전을 일으켰다는 것입니다. 이는 태양 주위의 두 궤도마다 축을 중심으로 세 번 회전한다는 것을 의미합니다.
“이 현상의 이상한 결과는 수성에 서서 정오의 섭씨 400도 온도를 견딜 수 있다면 다음 날을 경험할 때까지 지구 일수 176일(수성력 2년)을 계산해야 한다는 것을 의미합니다.”라고 서던캘리포니아대학교의 물리학 및 천문학 교수인 바헤 페루미안이 말했습니다.
금성
두꺼운 대기 덕분에 금성은 지구형 행성 4개 중 가장 뜨겁습니다. 대기는 독성이 있으며 이산화탄소와 황색을 띠는 황산 구름으로 구성되어 있습니다. 이 온실효과는 금성과 태양의 근접성과 혼합되어 화씨 900도(섭씨 475도)에 달하는 뜨거운 표면 온도를 생성합니다. 금성은 또한 산과 (잠재적으로 활화산) 화산을 포함하여 다른 지구 행성과 유사한 많은 지질 표면 특징을 가지고 있습니다.
금성은 크기와 질량이 거의 동일하기 때문에 일반적으로 ‘지구의 쌍둥이’라는 별명이 있지만, 이 두 철제 행성은 특히 그들의 환경이 생명을 얼마나 잘 유지하는지 비교할 때 더 이상 다를 수 없습니다. 예를 들어 금성의 표면에는 엄청난 기압이 있습니다.
“만약 금성 표면에 서 있다면 기압은 해수면 아래 914미터에 있는 것과 같을 것입니다. 그리고 대기압과 평균이 해수면에서 지구와 비슷한 층에 도달하려면 금성의 대기 속으로 50km 높이로 들어가야 합니다”라고 천문학 교수는 한 번 더 말합니다.
지구
인간은 지구를 우리의 고향 행성이라고 부를 만큼 운이 좋아서 실제로 우주 복권에 당첨되었습니다. 지구의 궤도는 ‘골디락스’ 거주 가능 구역 내에 위치합니다. 지구의 대부분 액체 표면을 끓일 만큼 너무 뜨겁지도 않고, 지구의 바위 표면에 있는 동식물을 동결 건조시킬 만큼 너무 차갑지도 않습니다. 지구는 딱 맞는 지구형 행성입니다.
이러한 쾌적한 환경의 대부분은 주로 질소, 산소 및 미량 가스로 구성된 지구의 대기 덕분입니다. 이 다층적인 역장은 우리 행성의 주민들에게 숨쉴 수 있는 공기, 천연 샘과 강수 형태의 마실 수 있는 물, 그리고 태양 복사로부터의 보호를 제공합니다.
밤하늘을 가로질러 춤추는 소용돌이치는 ‘오로라’를 볼 때 생명을 구하는 태양광 차단막을 목격하는 즐거움을 누렸을 수도 있습니다.
화성
화성은 밀도가 높은 행성입니다. 비록 지구보다 훨씬 작은 철심을 가지고 있지만, 그와 비슷한 질량은 여전히 행성 크기의 대략 절반을 차지합니다.
화성의 가장 주목할만한 특징은 붉은 산화철 먼지로 이루어진 거대한 봉우리와 사막이 있는 광활하고 황량한 풍경입니다. 화성의 표면은 한때 협곡과 기타 지리적 특징을 깎아 만든 지류로 덮여 있었다는 증거가 있습니다. 그러나 얇은 대기로 인해 물이 표면에 오래 지속되지 않습니다. 물이나 수증기의 유일한 징후는 극지방의 얼음입니다.
태양계 밖의 외계 지구형 행성
과학자들은 가까운 은하계와 태양계에 외계 지구 행성, 즉 외계 행성이 많이 있다고 가정합니다. 이들은 지구처럼 자신의 별을 공전하는 행성입니다. 어떤 외계 행성이 지구 표면과 유사성을 공유하는지 증명하는 주요 과제는 태양계로부터의 거리입니다.
예를 들어, 잠재적으로 지구 외계 행성 중 우리 태양계에 가장 가까운 행성은 지구에서 4광년, 25조 마일 이상 떨어진 프록시마 센타우리 시스템에 있습니다. 프록시마 b라고 불리는 이 행성은 슈퍼지구 중 하나입니다.
천문학자들은 프록시마 b가 지구와 그 지역 별 사이를 지나갈 때 데이터에서 수집된 정보를 사용하여 프록시마 b가 지구 행성의 일부인지 목성 행성의 일부인지에 대해 지식에 기반한 추측만 할 수 있습니다.
왜소행성과 슈퍼지구
천문학자와 물리학자들은 또한 이러한 지구 외행성은 크기와 광물 구성이 매우 다양하다는 이론을 세웠습니다. 다른 태양계에서는 다양한 화학 및 광물 구성을 가진 행성이 생성될 가능성이 높으며, 어린 별을 둘러싼 초기 태양계의 회전하는 원시행성 원반은 광범위한 탄소 행성, 왜행성 및 프록시마 b와 같은 슈퍼지구를 생성할 수 있습니다.
왜소행성은 달이나 소행성대에 있는 ‘소행성’보다 훨씬 크지 않기 때문에 이러한 행성은 슈퍼지구 크기 범주의 외계행성보다 우주에서 식별하고 추적하기가 더 어렵습니다.
코어리스 행성
많은 외계 행성의 행성 구조는 밀도가 높은 금속 핵이 없는 단단한 표면을 갖고 있는 경우 지구에서 정의하는 ‘철 행성’과 다를 수 있습니다. 각각의 별 내부 태양계의 ‘골디락스 구역’에 있는 이러한 가상의 핵 없는 행성 중 하나가 인간의 생명을 유지할 수 있는 대기와 액체 물을 보유하고 있는지 결론을 내리는 것도 추가 조사 없이는 불가능합니다.
따라서 당분간 과학자들은 지구 2.0이 될 가능성이 가장 높은 지구 외행성이 무엇인지에 대한 더 많은 통찰력을 얻기 위해 근처 내부 행성을 계속 연구하고 있습니다. 그러나 우리 종의 다른 구성원은 우리가 이미 가지고 있는 행성을 보호하기 위해 공평한 몫을 할 수 있으며 플랜 B로 다른 지구 행성을 찾을 필요를 피할 수 있습니다.
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