목성 궤도에서 발견된 미세 입자물질(pebbles)의 현미경 이미지

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae6104

독일의 막스 플랑크 연구소가 컴퓨터 시뮬레이션을 통해

초기 태양계 먼지의 거동을 재현했다.

그 결과, 목성의 중력에 의해 생성된 도넛 모양의 먼지가

행성이나 소행성의 초기 씨앗이라 할 수 있는 미행성을 양산한,

일종의 행성 제조 공장 역할을 수행한 것이 밝혀졌다.

지금으로 부터 46억년 전,

우리 태양계의 태양은 가스와 먼지로 이루어진

거대한 원반으로 둘러싸여 있었다.

원반 내에 포함된 먼지들의 반복적인 충돌과 합병을 통해

현재 우리 태양계의 수많은 행성, 소행성이 태어났다.

이렇게 행성 형성의 일반적인 흐름 자체는

이미 오래전부터 알려져 있었다.

그러나 태양계의 어떤 지역이 어떤 순서로

형성되었는지는 오랫동안 불분명했다.

독일 막스 플랑크 연구소의 연구팀은

태양계 형성 후 200만 년에서 400만 년 기간을

중심으로 컴퓨터 시뮬레이션을 수행했다.

이 시기는 태양계에서 가장 큰 행성인 목성이

이미 현재 크기에 가까워졌고,

거대한 중력으로 궤도 주변 물질을 대부분 흡수한 시기였다.

목성은 태양을 공전하며 국지적인 압력을 증가시켰다.

이 과정에서 많은 양의 먼지가 목성 궤도로 빨려 들어와

도넛 같은 형태로 쌓였다.

그게 제일 위쪽 이미지.

연구팀은 시뮬레이션을 통해 목성 궤도의 먼지 구름을 추적했다.

먼지 구름에는 두 가지 종류의 물질이 있었는데,

부서지기 쉬운 성분으로 이뤄진 먼지와

딱딱한 성분으로 변질된 덩어리였다.

행성의 씨앗이 형성될 때마다 먼지 구름내 물질 비율은 변화했다.

처음 50만 년 동안 먼지 양은 줄고, 덩어리 성분이 늘었다.

이후 100만 년 동안 다시 증가했다.

이 과정이 여러 번에 걸쳐 반복됐다.

목성 궤도의 행성 제조 공장 발견을 담은 독일 과학 논문 자료

연구팀은 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해

해당 시기 생성됐다고 여겨지는 운석 샘플을 분석했다.

예측 대로라면 먼지가 많았던 시기 생성된 운석에는

부서지기 쉬운 먼지 성분이 대부분을 차지하고.

덩어리 성분이 많았던 시기 생성된 운석에는

부서지지 않는 덩어리 성분이 대부분을 차지할 것이었다.

분석 결과, 연구팀의 시뮬레이션으로 예측한 결과와

실제 해당 시기 별로 생성된 운석 성분 결과는

정확하게 일치했다.

연구팀의 예측이 맞았던 것이다.

이번 발견을 통해 목성은 우리 태양계 형성에

매우 큰 역할을 한 천체였다는 것이 밝혀진 셈이다.