"수성 핵이 맨틀 대비 큰 이유는 충돌 아닌 태양 자기장 탓"

행성 형성 때 태양 자기장과 가까울수록 핵내 철 함량 많아져

태양계에서 가장 안쪽에 있는 수성은 핵과 지각 사이의 맨틀이 핵에 비해 크게 작다.

태양계 형성 초기에 다른 행성과 충돌하면서 맨틀이 날아가고 철로 된 핵이 상대적으로 크게 남게 됐다는 것이 정설이 돼왔다.

그러나 다른 행성과의 충돌이 아닌 태양의 자기장 영향으로 이런 구조를 갖게 됐다는 새로운 연구 결과가 나와 기존 가설이 흔들리게 됐다.

미국 메릴랜드대학에 따르면 이 대학 지질학 교수 윌리엄 맥도너와 일본 도호쿠대학 연구원 요시자키 다카시 박사는 암석형 행성 핵의 밀도와 질량, 철 함량 등이 태양 자기장과의 거리로부터 영향을 받는다는 점을 보여주는 모델을 개발해 학술지 '지구와 행성 과학 진전'(Progress in Earth and Planetary Science)에 발표했다.

수성부터 금성, 지구, 화성에 이르기까지 태양계 안쪽 암석형 행성은 금속과 암석 비중이 서로 다르고, 핵 속 금속 함량은 태양에서 멀어질수록 줄어드는데, 연구팀은 컴퓨터 모델을 통해 태양계 형성 초기 행성을 구성하는 물질의 분포가 태양 자기장의 영향을 받았다는 점을 보여줌으로써 행성 간에 차이가 생긴 과정을 규명했다.

이 모델은 태양계 형성 초기 젊은 태양의 자기장이 주변을 휘감은 먼지와 가스 구름에서 철 알갱이를 중심 쪽으로 끌어당기고, 먼지와 가스 구름의 온도가 떨어지며 행성이 형성되기 시작하면서 태양 가까이서 만들어지는 행성이 멀리서 형성되는 행성보다 더 많은 철을 갖게 되는 점을 보여줬다.

연구팀은 이를 통해 암석형 행성 핵의 철 밀도와 비중이 행성 형성단계에서 태양을 둘러싼 자기장의 세기와 상관관계를 갖는 것을 밝혀냈으며, 태양계는 물론 다른 행성계의 암석형 행성의 구성을 파악할 때 자기장이 고려돼야 한다고 제시했다.

행성의 핵은 지구의 외핵이 용융된 철로 자기권을 만들어 우주 방사선을 차단하는 역할을 하는 것처럼 어떻게 구성되느냐에 따라 생명체 유지에 중요한 역할을 할 수 있는 것으로 지적됐다.

연구팀은 기존 행성 형성모델을 이용해 행성 형성기에 태양이 먼지와 가스 구름을 중심으로 끌어당기는 속도를 정하고, 태양에서 형성된 자기장을 반영해 먼지와 가스 구름 안에서 철을 끌어들이는 양을 산출하는 모델을 만들었다.

새 모델을 돌린 결과, 태양계 행성의 금속 함량과 밀도 등이 과학자들이 파악해온 것과 딱 맞아떨어지는 변화도를 보였다.

수성은 금속 핵이 행성 질량의 약 4분의 3을 차지하고, 금성과 지구는 약 3분의 1, 화성은 약 4분의 1에 그치는 것으로 나타났다.

연구팀은 태양계처럼 암석형 행성을 여럿 거느린 행성계를 찾아내는 것을 다음 과제로 제시하면서 태양계에서처럼 항성에서 멀리 떨어질수록 핵의 금속 밀도가 낮아진다면 자기장이 행성 형성에 영향을 미친다는 점이 확인될 것이라고 했다.

/연합뉴스