미니 넵튠은 넵튠보다 약간 작은 행성군으로, 암석과 금속층을 어느 정도 지니고 수소·헬륨·물 등으로 이루어진 조밀한 대기가 둘러싼 것으로 여겨진다. 과거에는 항성으로부터 받는 강한 가열과 가벼운 기체 대기의 조합 때문에 이들 표면이 거대한 용암의 바다일 것이라고 추정했다.
시카고 대학교 엘리자 켐프턴 교수팀은 관측 자료와 컴퓨터 모형을 통해 이 그림을 재검토했다. 제임스 웹 우주망원경의 GJ 1214 b 관측은 그 대기가 단순한 수소·헬륨보다 큰 분자를 포함할 가능성을 시사했다. 무거운 대기는 표면에 훨씬 큰 무게를 더해 극심한 압력을 만든다.
연구팀은 그러한 압력에서 용융된 암석이 지구의 깊은 곳에서 탄소가 다이아몬드로 응결하는 것처럼 다시 고체로 압축될 수 있음을 확인했다. 다양한 대기 구성과 온도를 가진 모의 행성들을 실험한 끝에, 이전에 용암 세계로 여겨진 상당수가 대신 대기의 무게로 고정된 고체 표면을 가질 수 있다는 결론을 도출했다.
연구에는 당시 학부생이던 제1저자 보디 브레자가 참여했고, 매튜 닉슨 박사후연구원은 현재 애리조나 주립대학교에서 51 Pegasi b 박사후연구원으로 일하고 있다. 에드윈 카이트 부교수는 이전에 마그마 바다가 하늘을 '삼킬' 수 있다고 예측했으며 이번 연구는 그 아이디어를 추가로 검토한다. 연구 결과는 Astrophysical Journal Letters에 실렸고 출처는 University of Chicago이다.
어려운 단어·표현
- 조밀한 — 물질이 빽빽하게 모여 있는 상태
- 대기 — 행성이나 천체를 둘러싼 기체층 전체대기가, 대기의
- 가열 — 열을 받아 온도가 높아지는 과정가열과
- 용융 — 고체가 녹아 액체가 되는 현상용융된
- 응결 — 기체가 액체나 고체로 변하는 과정응결하는
- 압력 — 단위 면적에 가해지는 힘의 크기압력을
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토론 질문
- 대기의 무게 때문에 일부 행성이 고체 표면을 가질 수 있다는 발견이 외계 행성 탐사에 어떤 영향을 줄까요? 이유와 예를 들어 설명해 보세요.
- 제임스 웹 우주망원경 같은 새로운 관측이 기존 이론을 바꿀 때, 어떤 추가 관측이나 실험이 필요할까요? 당신이 확인하고 싶은 것을 말해 보세요.
- 연구는 관측 자료와 컴퓨터 모형을 함께 사용했습니다. 두 방법의 장단점을 비교해서 설명해 보세요.
