목성형 행성

목성형 행성에 대해 알아보겠습니다. 넓은 의미에서의 목성형 행성 안에는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 포함됩니다. 그중 목성, 토성은 거대 가스 행성(Gas giant Planet)이라 부르고 천왕성, 해왕성은 거대 얼음 행성(Giant ice Planet)이라 부릅니다.

 

 

목성형 행성의 특징

목성형 행성은 독특한 특징을 갖고 있습니다. 주성분은 수소, 헬륨과 같은 가스로 이루어져 있습니다. 목성형 행성의 범위는 지구보다 적어도 반지름은 4배 이상, 질량으로는 10배~13배입니다. 하지만 단단한 암석으로 이뤄진 행성이 아니기 때문에 크기와 질량에 비해 밀도는 매우 낮습니다.

 

목성형 행성의 중심부는 수소 가스가 압력에 의해 액상화되어 액체 금속 상태로 되어있을 것으로 추정합니다. 금속 수소층보다 더 깊은 곳에는 지구의 10배 정도 질량을 가진 암석이나 금속, 얼음 물질 등으로 이루어진 중심핵이 존재할 것으로 생각됩니다. 목성형 행성의 표면은 가스로 이뤄져 있기 때문에 과거에는 뚜렷한 '표면'이란 것을 정의하기가 쉽지 않았습니다. 표면에 대한 기준을 정하지 않으면 행성의 반지름 등을 계산할 때 불편했기 때문에, 기압이 1 Bar를 이루는 면을 표면으로 정의했습니다. 신기하게도 목성형 행성은 모두 기압 1 Bar 부근 고도에 구름이 존재하기 때문에, 이 기준은 시각적인 의미에서의 표면과도 대체로 일치합니다. 또한 목성형 행성은 지구형 행성보다 중력도 강합니다. 목성의 강력한 중력 덕분에 지구가 치명적인 소행성 충돌을 피할 수 있었고 생명이 장기간 생존해 진화할 수 있었다는 사실도 알게 됐습니다.(슈메이커-레비 9 혜성)

 

슈메이커-레비 9(Shoemaker-Levy 9) 혜성

슈메이커-레비 9 혜성은 1993년 3월, 레비 부부와 유진 슈메이커라는 천문학자에 의해서 발견되었습니다. 이 혜성은 목성의 기조력에 의해 파편화되어 분리된 상태로 발견되었었는데요. 이후 이 혜성은 94년 7월 16일부터 22일까지 목성의 대기로 충돌합니다. 이는 인류가 최초로 천체끼리 충돌하는 모습을 관측한 순간이었습니다. 이 사건으로 과학자들은 목성이 강력한 중력으로 소행성들을 포획하거나 경로를 바꾼다는 사실을 알아냈고, 목성이 일종의 장벽이 되어 소행성의 지구 충돌 가능성을 현저히 줄여주는 역할을 하고 있음을 밝혀냈습니다.

 

목성형 행성은 중력이 강하다 보니 고리도 갖고 있고 위성도 더 많이 지니고 있습니다. 토성의 경우 위성이 82개나 됩니다. 흔히 고리를 갖고 있는 행성으로 토성을 떠올리기 쉽지만 목성, 천왕성, 해왕성도 고리를 갖고 있습니다.

 

행성의 물리적 특성에 따른 분류

	행성	질량	반지름	밀도	위성수	고리	표면상태
지구형 행성	수 금 지	작다	작다	높다	없거나 적다	없다	단단한 암석
목성형 행성	목 토 천 해	크다	크다	낮다	많다	있다	단단한 표면X

 

목성형 행성의 형성

태양계 내 행성 형성시, 태양으로부터 소행성대(Asteroid belt) 보다 가까운 영역에서는 암석이나 금속을 주성분으로 한 천체들이 충돌과 합체를 반복하면서 지구형 행성이 형성됐습니다. 반면 소행성대보다 먼 영역에서는 태양 에너지가 충분히 도달하지 못하고 온도 또한 낮아 물이나 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄 등이 얼게 되었습니다. 그 결과 암석이나 금속이 아닌 가스 성분을 주 성분으로 한 원시 행성 코어가 만들어졌습니다.

 

원시 행성 코어는 중력으로 행성 주변의 가스를 대기로 끌어당겼습니다. 초기 원시 행성 코어의 질량이 지구 질량의 10배 미만일 때는 대기가 스스로의 압력을 지지대 삼아 안정적으로 존재했습니다. 그런데 행성 코어의 질량이 지구 질량의 10배 이상이 되면 대기가 그 압력을 버티지 못하고 행성을 이루는 재료가 됩니다. 질량이 더 커진 원시 행성 코어는 끝없이 주위의 가스를 흡수하여 폭발적인 속도로 그 크기를 늘려 가게 됩니다. 이렇게 해서 목성 같은 경우 지구 질량의 300배 이상의 행성이 되었습니다.

 

맺음말

이처럼, 목성형 행성은 우주 공간에서 빛나는 주인공 중 하나로서 독특한 특징과 매력을 지니고 있습니다. 그들이 가진 거대한 크기와 화려한 고리, 다채로운 위성은 매우 흥미로운 연구 대상이 되고 있습니다. 그렇지만 목성형 행성은 단순히 아름다운 풍경뿐만 아니라 태양계 전체의 안정성과 생명의 형성에도 영향을 미치는 중요한 역할을 하고 있음을 잊지 말아야 합니다. 과거의 충돌 사건으로부터 우리는 목성이 소행성 충돌을 방지함으로써 행성들을 지키는 수호자로서의 역할 또한 하고 있다는 것을 배웠습니다. 더불어, 목성형 행성이 어떻게 형성되었는지 알아내는 과정은 우리가 태양계와 비슷한 다른 별계에서의 행성 형성을 이해하는 데도 도움을 줄 것입니다. 앞으로 더 많은 연구와 탐사를 통해 목성형 행성의 비밀을 더욱 깊이 파헤쳐 나가길 기대해 봅니다.