용암 바다 출렁이고 돌로 된 비 내리는 지옥같은 행성

198광년 밖 'K2-141 b'…시속 5천㎞ 초음속 강풍도 한몫
표면·바다·대기 모두 암석 성분, 지구 물순환처럼 순환

100㎞ 깊이의 용암으로 된 바다가 출렁이고 시속 5천㎞의 초음속 강풍이 부는데다, 돌로 된 비까지 내리는 지옥 같은 행성이 과연 존재할까?
캐나다 맥길대학교 지구행성과학과 니컬러스 코완 교수가 이끄는 연구팀은 지구에서 198광년 떨어진 물병자리의 별을 돌고 있는 지구 크기의 암석형 행성 'K2-141b'가 이런 조건을 가진 행성이라는 연구 결과를 영국 왕립천문학회 월보(MNRAS)를 통해 내놓았다.

K2-141b는 지난 2018년 케플러 우주망원경이 천체면 통과 방식으로 태양보다 작은 K형 주계열성을 6.7시간 주기로 돌고 있는 것을 처음 확인했다.

맥길대학과 과학 매체 등에 따르면 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 K2-141b가 가진 극한 기후 조건을 처음으로 제시했으며, 이는 내년 말에 발사될 '제임스 웹 우주망원경'(JWST)을 통해 진위가 가려질 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 K2-141b가 항성 빛을 받는 패턴을 분석해 약 3분의 2가 영구적으로 빛을 받는 것으로 추정했다.

빛을 못 받는 밤 지역 온도는 영하 200도까지 떨어지지만, 항상 별빛을 받는 낮 지역은 3천도에 달한다.

이는 암석을 녹이다 못해 기체로 증발시켜 일부 지역에 대기까지 만드는 것으로 나타났다.

행성의 표면과 바다, 대기가 모두 암석 성분으로 이뤄진 셈이다.

코완 교수는 "우리 연구 결과로는 대기가 용암 바다의 해변에서 약간 넘어선 곳까지 형성돼 있는 것으로 나타나 (차세대) 우주망원경으로 포착하기가 쉬울 수 있다"고 했다.

연구팀은 지구에서 수증기가 대기로 올라가 응결돼 비로 내리는 것과 마찬가지로 K2-141b 행성에서도 극한 온도로 만들어진 암석의 증기가 나트륨(Na)과 일산화규소(SiO), 이산화규소(SiO₂)로 된 대기를 만들고 돌로 된 비를 내리게 한다는 결과도 얻었다.

지구에서는 수증기가 빗물이 되어 내리고 바다나 호수로 흘러들어 다시 수증기가 되는 물순환 과정이 반복되지만, K2-141b에서는 광물 증기가 초음속 강풍에 실려 온도가 낮은 밤지역으로 쓸려가 돌로 응결된 뒤 용암의 바다에 떨어지고 조류를 타고 낮 지역으로 흘러들어 증발하는 순환과정을 겪는다.

다만 이 과정이 불안정하고 속도가 느려 광물 성분이 장기간에 걸쳐 바뀌고 궁극에서 행성 표면과 대기까지 바꿔놓게 될 것으로 예측됐다.

코완 교수는 "지구를 포함해 모든 암석형 행성은 용암의 세계에서 시작해 급속히 냉각되면서 딱딱하게 굳게 됐다"면서 "용암 행성은 행성 진화에서 이런 단계를 엿볼 귀중한 기회를 제공한다"고 설명했다.

연구팀은 현재 K2-141 b의 밤과 낮 지역 온도를 일별한 스피처 우주망원경 자료만 갖고있지만 내년 10월에 JWST가 발사되면 행성의 대기가 예측된대로 움직이는지 검증할 수 있을 것으로 내다봤다.

/연합뉴스