지구에서 생명이 형성되는 데 도움을 준 침묵의 영웅

태양계의 행성을 나타낸 그림(사진: worldatlas.com).

약 45억 년 전에 붕괴된 가스 구름이 태양을 만들었고, 이 별은 우리 태양계에서 처음으로 형성된 천체였습니다.

그러자 태양이 형성될 때 남은 수십억 개의 가스와 먼지 입자가 평평한 원반으로 합쳐져 행성이 나타나기 시작했습니다.

원시행성 원반이라고 불리는 이 원반은 거대하며 수십억 마일 떨어진 태양을 둘러싸고 있습니다. 디스크 내부에서 가스와 먼지 입자는 서로 충돌하고, 응축되고, 뭉쳐지기 시작합니다. 마치 눈송이가 뭉쳐서 눈덩이를 형성하는 것과 비슷합니다.

입자들이 서로 부착되면서 미세한 입자는 자갈 크기의 물체가 되고, 그다음 점점 더 커집니다. 일부 자갈돌은 점차 야구공 크기의 바위가 되고, 어떤 자갈돌은 집채만한 바위가 되고, 어떤 자갈돌은 행성만큼 커집니다.

강착이라고 불리는 이 과정을 통해 태양계의 모든 것(행성, 위성, 혜성, 소행성)이 형성됩니다.

망원경으로 어린 태양계가 형성되는 모습을 볼 수 있습니다. 이 사진은 은하수의 먼 별에서 온 원시행성 원반을 보여줍니다(출처: NASA).

얼음 경계

천문학자들은 컴퓨터 모델과 다른 항성계 형성에 대한 관찰을 통해 태양계 초기의 모습에 대해 많은 것을 알게 되었습니다.

태양이 아직 형성되고 원시행성 원반이 행성을 만들고 있을 때, 태양과의 거리는 얼음이 응축될 만큼 충분히 차가웠습니다. 그곳에서 얼음 경계(때로는 눈 경계라고도 함)는 현재 화성과 목성 사이의 소행성대에 위치해 있었습니다.

오늘날 거의 모든 행성에서 얼음이 발견되고, 수성에도 얼음이 있습니다. 하지만 그 당시에는 얼음 경계 너머의 젊은 원시 행성만이 얼음을 가질 만큼 충분히 차가웠습니다.

수백만 년에 걸쳐 얼음, 가스, 먼지가 충돌하여 거대한 물질 덩어리가 형성되었고, 이것이 결국 목성, 토성, 천왕성, 해왕성과 같은 거대 행성이 되었습니다.

이 모든 일이 일어나는 동안, 얼음 경계 안쪽에서 더 작은 행성들도 형성되고 있었습니다. 하지만 행성을 만드는 데 필요한 원자재가 부족했기 때문에 수성, 금성, 지구, 화성을 만드는 데는 더 오랜 시간이 걸렸습니다.

오늘날, 가장 큰 행성인 목성과 토성이 수백만 년 만에 최초로 완전히 형성되었다고 믿어진다. 천왕성과 해왕성은 1천만 년 이내에 다가올 다음 행성입니다.

지구를 포함한 내행성이 형성되는 데는 적어도 1억 년, 어쩌면 그보다 더 오랜 시간이 걸렸을 수도 있습니다.

즉, 태양에 가장 가까운 네 개의 행성이 가장 어리다. 가장 멀리 떨어진 두 행성은 두 번째로 젊습니다. 그리고 가운데에 있는 두 행성이 가장 오래되었습니다. 가장 어린 행성과 가장 오래된 행성의 나이 차이는 9천만 년이나 될 수 있다.

엄청난 나이 차이처럼 들릴지 모르지만, 우주에서 9천만 년은 사실 그렇게 긴 시간이 아닙니다. 9천만 년은 여전히 ​​우주가 존재한 총 시간의 1%에도 못 미칩니다. 이를 이렇게 상상해 보세요. 지구는 2~3살 위인 형 목성이 있는 여동생과 같습니다.

이 사진은 2019년 허블 망원경이 촬영한 태양으로부터 다섯 번째 행성인 목성의 사진입니다(사진: NASA).

위치 순서

거대 행성들은 형성된 지 얼마 되지 않아 태양을 향해 움직이거나 태양에서 멀어지기 시작했고, 결국 오늘날 우리가 보는 궤도에 안착했습니다.

예를 들어, 해왕성은 천왕성과 자리를 바꿔 더 멀리 이동했고, 작고 얼음으로 뒤덮인 천체들을 카이퍼 벨트로 밀어 넣었습니다. 카이퍼 벨트는 외태양계에 있는 영역으로, 왜소행성 명왕성, 에리스, 마케마케와 수백만 개의 혜성이 있는 곳입니다.

그 사이 목성은 안쪽으로 이동했고, 강력한 중력으로 인해 형성되던 행성 중 일부가 태양에 삼켜져 분해되었습니다. 그 과정에서 목성은 태양계 밖으로 작은 바위들을 던졌고, 다른 바위들은 소행성대로 밀려났습니다.

하지만 가장 중요한 점은 목성이 자신의 궤도에 진입하면서 형성 중인 모든 천체를 대체하고 지구를 포함한 나머지 내행성의 위치를 ​​파악할 수 있었다는 것입니다.

목성의 인력은 지구를 소위 '골디락스 영역'으로 밀어 넣는 데 기여했습니다. 골디락스 영역은 태양으로부터 적당한 거리에 있는 곳으로, 지구 표면에 액체 물이 있고 생명체가 진화하기에 적합한 온도를 가지고 있습니다.

목성이 그런 식으로 형성되지 않았다면 지구에서 생명이 폭발적으로 증가하지 않았을 가능성이 매우 높고, 우리는 오늘날 여기에 있지 않았을 것입니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/nguoi-hung-tham-lang-giup-trai-dat-hinh-thanh-su-song-20250520012849470.htm