1992 년에 최초의 외계 행성이 확인 된 이래로 천문학 자들은 태양계를 넘어 수천 개의 세계를 발견했습니다. 점점 더 많은 발견이 이루어지면서 외계 행성 연구의 초점은 외계 행성 발견에서 외계 행성 특성으로 천천히 이동하기 시작했다. 본질적으로 과학자들은 이제 생명을 지탱할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 외계 행성의 구성을 결정하려고합니다.
이 과정의 핵심 부분은 외계 행성에 존재하는 물의 양을 알아내는 것입니다. 최근의 과학 회의에서 과학자 팀은 물이 지구 크기의 2-4 배에 달하는 외계 행성의 주요 구성 요소가 될 수 있음을 나타내는 새로운 연구를 발표했습니다. 이러한 발견은 태양계 이외의 생명체를 찾는 데 심각한 영향을 미칩니다.
이번 연구는 보스턴에서 열린 2018 Goldschmidt Conference에서 열린“행성 크기 분포의 성장 모델 해석”이라는 제목의 주제였습니다. “뜨거운 외계 행성으로부터의 극단적 인 대기 탈출의 역할”이라는 제목의 세션에서, 팀은 수계가 이전에 생각했던 것보다 더 일반적 일 수 있음을 나타내는 결과를 발표했습니다.
이 연구 결과는 케플러 우주 망원경 과 가이아 Harvard University의 지구 및 행성 과학부 연구원 인 Li Zeng 박사가 이끄는 국제 과학자 팀이 분석했습니다. 그들이 지적했듯이 케플러 임무는 궤도 기간 및 기타 매개 변수와 함께 4000 개가 넘는 외계 행성 후보의 반경을 정확하게 측정했습니다.
이 외계 행성 후보는 지구 반지름의 1.5 배인 지구와 평균 2.5 지구 반경의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 의 질량 및 최근 반경 측정 값과 결합 가이아 팀은이 행성의 내부 구조 모델을 개발할 수있었습니다. 전자의 범주에 속하는 행성은 암석으로 여겨지는 반면, 후자의 행성은 일반적으로 수퍼-아티스 (Super-Earths)부터 넵튠 (Neptune) 크기의 거인에 이르는 것으로 생각됩니다.
그러나 Li와 그의 동료들에 의해 개발 된 모델에 따르면, 지구 크기의 2-4 배 사이에있는 확인 된 외계 행성들 중 다수는 실제로 물 세계 일 수있다. 이 행성들에서 질량의 대략 50 %는 물로 구성되는 반면, 물은 지구 질량의 0.2 %에 불과합니다. Zeng 박사는 프레젠테이션 과정에서 다음과 같이 설명했습니다.
“물 세계가 너무 많아야한다는 사실을 알게 된 것은 큰 놀라움이었습니다… 우리는 질량이 반지름과 어떤 관련이 있는지 살펴보고 관계를 설명 할 수있는 모델을 개발했습니다. 이 모델은 반지름 x1.5의 지구 반경을 가진 외계 행성이 바위 행성 (일반적으로 지구의 x5 질량) 인 경향이있는 반면, 반지름이 x2.5 인 지구 반경 (질량이 x10의 질량) 인 경향이 있음을 나타냅니다. 지구의 물)은 아마도 물 세계 일 것입니다.”
그러나이 행성들의 궤도 특성을 고려할 때 (즉, 각 별과 얼마나 밀접하게 공전하는지) 매우 흥미로운 그림이 나타납니다. Li가 설명했듯이,이“물 세계”는 심해로 뒤덮인 바위 같은 행성이 아니라 태양계에 해당하는 완전히 새로운 유형의 행성입니다.
“이것은 물이지만 지구에서 일반적으로 발견되는 것은 아닙니다. 그들의 표면 온도는 섭씨 200에서 500도 범위에있을 것으로 예상된다”고 말했다. “그들의 표면은 액체 수층이 아래에있는 수증기 지배 분위기에서 가려 질 수 있습니다. 더 깊이 들어가면,이 물이 우리가 단단한 암석 코어에 도달하기 전에 고압의 얼음으로 변하는 것을 발견 할 것입니다. 이 모델의 장점은 구성이이 행성들에 대해 알려진 사실들과 어떤 관련이 있는지 설명한다는 것입니다.”
아마도 더 놀라운 것은이 행성들이 얼마나 흔하게 보이는지에 대한 것일뿐입니다. 그들의 연구에 따르면, Li와 그의 동료들은 지구보다 더 큰 모든 알려진 외계 행성의 약 35 %가 물이 풍부해야한다고 지적했다. 또한, 가스 거인의 핵심이 형성되었다고 생각되는 방식, 즉 압력에 의해 단단한 휘발성 물질 층으로 둘러싸인 암석 코어와 유사한 방식으로 형성되었을 가능성이 있다고 가정합니다.
당연히이 발견은 우리 태양계 너머의 삶을 찾을 때 중요한 영향을 미칩니다. 지금까지, 우리가 알고있는 물이 생명에 필수적이라는 생각은 과학자들에게 절대적인 결론이었다. 그러나이 연구가 옳다면, 이전에 비해 외계 행성에서 물이 훨씬 많으며, 우리가 알고있는 삶에 장애가 될 수 있습니다.
실제로 물 세계가 뜨겁고 증기가 많은 대기와 밀도가 높은 얼음 층으로 구성되어 있다면,이 세계에서 생명체가 출현하기가 어려울 것입니다. 기본적으로 극심한 열과 충분한 햇빛, 열수 활동 및 육지 덩어리에 대한 접근성이 부족하면 꽤 적대적인 환경을 만들 수 있습니다. 그럼에도 불구하고,이 연구는 외계 행성을 특징 짓고 무엇이 있는지 알아볼 때 흥미로운 가능성을 제시한다.
미래를 바라본 Li와 그의 동료들은 새로 출시 된 외계 행성 측량 위성 통과 (TESS)는이 물 세계를 더 많이 찾을 것입니다. 그런 다음 지상 망원경으로 곧 출시 될 예정입니다. 제임스 웹 우주 망원경 (JWST) – 과학자들이이 행성의 구성과 대기를 특성화하는 데 도움이되는 분광 측정을 제공합니다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology)의 행성 과학 교수 인 Sara Seager 교수와 TESS 임무의 부 과학 책임자로서 다음과 같이 말했습니다.
“수수께끼의 중간 크기의 외계 행성이 엄청난 양의 물을 가진 물 세계가 될 수 있다고 생각하는 것은 놀라운 일입니다. 두꺼운 증기 대기의 미래에 대기 관측이 새로운 발견을지지하거나 반박 할 수 있기를 바랍니다.”
그 사이에 여전히 삶의 흔적을 탐험 할 수있는 많은 암석 세계가 있습니다!
