45억 년 된 미스터리 풀기: 목성 탄생 시기 밝혀져

DNVN - 과학자들은 태양계의 거대 행성인 목성의 탄생에 대한 수십 년간의 미스터리를 해결하는 획기적인 발견을 발표했습니다.

새로운 연구에 따르면 목성의 탄생은 고속 충돌을 유발하여 운석에 녹아내린 물방울을 형성했으며, 이는 태양계 초기의 작은 시간 캡슐과 같은 역할을 했습니다. 출처: Shutterstock

약 45억 년 전, 목성은 오늘날 우리가 보는 거대한 행성으로 빠르게 팽창했습니다. 목성의 엄청난 중력은 수많은 암석질과 얼음질 천체, 즉 초기 소행성과 혜성의 궤도를 교란시켰습니다. 이러한 교란은 소행성 내부의 암석과 먼지가 녹아 콘드룰(chondrule)이라고 불리는 녹은 암석 방울을 형성할 정도로 격렬한 충돌을 야기했습니다. 놀랍게도, 지구에 떨어진 운석 안에는 고대 콘드룰이 많이 보존되어 있었습니다.

나고야 대학(일본)과 이탈리아 국립 천체물리학 연구소(INAF)의 과학자들은 새로운 단계에서 이러한 콘드룰이 어떻게 형성되는지 해독하고 이를 사용하여 목성이 나타난 정확한 시간을 알아냈습니다.

Scientific Reports에 발표된 연구에 따르면 콘드룰의 특성(크기와 우주에서 식는 속도 포함)은 충돌하는 미행성체에 포함된 물의 양에 의해 결정됩니다. 이 발견은 운석 샘플에서 얻은 관측 결과와 일치할 뿐만 아니라, 거대 행성의 탄생이 콘드룰 형성에 직접적인 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.

현미경으로 관찰한 아옌데 운석의 얇은 단면에서 둥근 콘드룰이 보인다. 사진 제공: 미야케 아키라, 교토 대학교

46억 년 전의 '타임캡슐'

콘드룰(콘드룰은 지름이 0.1~2mm에 불과한 작은 구체)은 태양계 형성 당시 소행성에서 융합되어 형성되었습니다. 수십억 년 후, 소행성 파편들이 지구에 떨어지면서 우주 역사의 증거를 가져왔습니다. 하지만 콘드룰이 왜 완벽한 구형인지는 수십 년 동안 과학자들에게 의문을 제기해 왔습니다.

"소행성이 충돌하면 물이 즉시 기화되어 팽창하는 수증기로 변합니다. 이 현상은 용융된 규산염 암석을 오늘날 운석에서 볼 수 있는 작은 물방울로 분해하는 미세 폭발과 유사합니다."라고 연구 공동 저자인 나고야대학교 지구환경과학과 신이티 시로노 교수는 설명합니다.

그는 "이전 이론은 매우 특별한 조건을 가정하지 않고는 콘드룰의 특성을 설명할 수 없었지만, 이 모델은 목성이 탄생했을 당시 태양계 초기의 자연적 조건에 기초하고 있다"고 덧붙였다.

목성의 중력은 작은 행성들 간의 충돌을 일으켜 암석을 녹여 물방울로 만들고, 이 물방울은 수증기가 팽창하면서 흩어집니다. 사진 제공: 디에고 투리니, 신이티 시로노.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 바탕으로 목성의 엄청난 중력이 바위와 물이 풍부한 미행성체 사이의 고속 충돌을 촉발하여 거대한 콘드룰을 생성했다는 것을 보여주었습니다.

INAF의 공동 주저자이자 선임 연구원인 디에고 투리니 박사는 "시뮬레이션된 콘드룰의 특성과 수를 실제 운석 데이터와 비교한 결과, 놀라울 정도로 일치했습니다."라고 말했습니다. "이 모델은 또한 목성이 성운 가스를 축적하여 거대한 크기에 도달한 시기와 동시에 콘드룰 생성이 일어났음을 보여줍니다. 운석 데이터에서 알 수 있듯이, 콘드룰 형성은 태양계 탄생 후 약 180만 년 후에 정점에 도달했는데, 이는 바로 목성이 탄생한 시기와 일치합니다."

현미경으로 관찰한 아옌데 운석의 얇은 단면에서 둥근 콘드룰이 보인다. 사진 제공: 미야케 아키라, 교토 대학교

행성의 나이를 결정하기 위한 제안

과학자들에 따르면, 이 연구는 태양계 형성에 대한 더 명확한 그림을 제공합니다. 그러나 목성의 콘드룰 생성은 짧은 시간 동안만 지속되기 때문에, 여러 운석에서 발견되는 콘드룰의 연대가 다양한 이유를 설명할 수 없습니다.

가장 그럴듯한 가설은 다른 거대 행성, 특히 토성도 비슷한 효과를 가져서 더 많은 콘드룰이 생성되는 데 기여했다는 것입니다.

과학자들은 다양한 시대의 콘드룰을 연구함으로써 태양계 행성들의 형성 순서를 밝히고자 합니다. 이 결과는 지구와 우리 우주 이웃 행성들의 역사를 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라, 먼 별 주변의 다른 행성계들이 어떻게 형성되고 진화했는지 알아낼 수 있는 기회를 열어줄 것입니다.

라 케(SciTech Daily에 따르면)

출처: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/giai-ma-bi-an-4-5-ty-nam-thoi-diem-sao-moc-chao-doi-duoc-he-lo/20250901105010242