[사이테크+] "암석형 외계행성서 두꺼운 대기층 첫 발견…생명 존재는 불가"

美 연구팀 "41광년 밖 슈퍼지구 '55 캔크리 e'서 수백㎞ 대기층 포착"

지구에서 41광년 떨어진 암석형 외계행성 '55 캔크리 e'(55 Cancri e)에 수백㎞ 두께의 대기층이 있다는 연구 결과가 나왔다.

그러나 이 행성은 표면이 용암으로 덮여 있고 최고온도가 2천300℃나 돼 생명체는 살 수 없는 것으로 보인다.

미국 캘리포니아공대(Caltech) 렌위 후 박사팀은 9일 과학 저널 네이처(Nature)에서 41광년 밖 게자리에 있는 암성형 외계행성 55 캔크리 e 주위에 이산화탄소와 일산화탄소로 이루어진 대기층이 수백㎞ 존재하는 것으로 나타났다고 밝혔다.

연구팀은 두꺼운 대기가 있는 암성형 외계행성을 찾는 시도가 많이 있었지만 이전의 관측에서는 대기가 없거나 있어도 매우 희박한 것으로 나타났다며 55 캔크리 e는 사실상 두꺼운 대기를 가진 첫 암석형 외계행성이라고 말했다.

55 캔크리 e는 쌍성계에서 태양보다 약간 작은 별인 '55 캔크리'를 공전하는 행성으로 지름은 지구의 1.95배, 질량은 8.8배인 슈퍼지구에 속한다.

슈퍼지구는 지구보다 크고 해왕성보다 작은 외계행성을 말하며, 2004년 처음 발견된 55 캔크리 e에 대한 이전 관측에서는 대기가 있을 가능성은 발견됐지만 대기의 구성 성분이나 두께 등은 알기 어려웠다.

별과의 거리가 태양-수성 거리의 25분에 1밖에 안 되고, 공전과 자전 기간이 18시간으로 한쪽 면만 별을 향하고 있어 표면온도가 최고 2천300℃에 달하며 용암으로 덮여 있는 것으로 추정돼 생명체 존재 가능성은 없는 것으로 추정된다.

연구팀은 이 연구에서 55 캔크리 e의 특성을 조사하기 위해 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 쌍성 중 표면온도가 높은 밝은 주성이 55 캔크리를 가리는 부극소(secondary eclipse) 현상 때 이 행성을 관측한 데이터를 분석했다.

관측에서는 JWST에 탑재된 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선 관측장치(MIRI)로 4~12㎛ 파장에서 55 캔크리 e의 열 방출 스펙트럼을 측정했다.

그 결과 이 행성 주위에는 용암에서 기화한 가스로 이루어진 희박한 대기가 아니라 이산화탄소(CO₂) 또는 일산화탄소(CO)가 풍부한 휘발성 가스로 이루어진 2차 대기가 행성 지름의 수 %에 해당하는 수백㎞ 두께로 존재하는 것으로 나타났다.

또 대기에는 이산화탄소와 일산화탄소 외에도 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N), 황(S), 인(P) 등이 포함된 분자들도 존재하는 것으로 분석됐다.

연구팀은 이 대기는 지표면 마그마 바다에서 가스가 계속 배출돼 형성되고 유지되는 것으로 보인다면서 이 연구 결과만으로는 대기 구성 성분과 양을 정확히 파악하기 어렵기 때문에 추가 관측이 필요하다고 밝혔다.

논문 공동 저자인 스위스 베른대 브라이스-올리버 데모리 교수는 "지구에서 대기는 생명체에 매우 중요하다"며 "이 연구 결과는 JWST가 생명체가 살 수 있는 액체 상태의 물과 대기가 있는 55 캔크리 e보다 훨씬 차가운 행성을 찾을 것이라는 희망을 품게 한다"고 말했다.

◆ 출처 : Nature, Renyu Hu et al., 'A secondary atmosphere on the rocky Exoplanet 55 Cancri e', https://www.nature.com/articles/s41586-024-07432-x


/연합뉴스