작은 별을 공전하는 암석 행성은 생명을 유지하는 데 필요한 안정적인 대기를 가질 수 있다

NASA의 제임스 웹 우주 망원경은 2021년 말에 발사된 이후, 우리 태양계 밖의 행성인 외계 행성에서 생명체의 흔적을 감지할 가능성이 있다는 가능성을 제기해 왔습니다.

이 탐색에서 가장 유력한 후보는 가스가 아닌 암석 행성으로, M 왜성이라고 불리는 저질량 별을 공전합니다. 이는 우주에서 가장 흔한 별입니다. 근처의 M 왜성 중 하나는 TRAPPIST-1로, 약 40광년 떨어진 별이며, 태양 외의 별을 공전하는 행성에서 생명체를 찾는 탐색에서 집중적인 조사를 받는 공전 행성계를 보유하고 있습니다.

이전 연구에서는 TRAPPIST-1을 도는 행성의 거주 가능성에 의문을 제기하면서 강렬한 자외선이 표면의 물을 태워버릴 것이라고 밝혔습니다. 그러면 행성 표면이 말라붙고, 수증기 분자의 수소 부분만 빠져나가면 엄청난 양의 반응성 산소가 생겨 생명의 기원 화학 반응이 억제될 가능성이 있습니다.

워싱턴 대학이 주도하여 Nature Communications 에 최근 발표한 연구에 따르면 , M형 왜성을 공전하는 특정 암석 행성의 진화 과정에서 일어난 일련의 사건으로 인해 시간이 지나도 안정적인 대기가 형성된다는 것을 발견했습니다.

"현재 외계 행성 천문학에서 가장 흥미로운 질문 중 하나는 M 왜성을 공전하는 암석 행성이 생명을 유지할 수 있는 대기를 유지할 수 있을까?" UW 지구 및 우주 과학 조교수이자 주저자인 Joshua Krissansen-Totton이 말했다. "저희의 연구 결과는 이러한 행성 중 일부가 대기를 가지고 있을 것이라고 예상할 수 있는 이유를 제공하며, 이는 이러한 공통 행성계가 생명을 유지할 수 있는 가능성을 크게 높입니다."

제임스 웹 우주 망원경은 이러한 행성계 중 일부를 관찰할 만큼 민감합니다. 지금까지 나온 데이터에 따르면 TRAPPIST-1 별에 가장 가까운 가장 뜨거운 암석 행성은 상당한 대기가 없는 것으로 나타났습니다. 하지만 망원경은 아직 별에서 약간 더 멀리 떨어진 "골디락스 영역"에 있는 행성을 명확하게 특성화하지 못했습니다. 이 영역은 액체 물과 생명체를 유지하기에 가장 유리한 거리입니다.

새로운 연구에서는 암석 행성을 용융 형성 과정과 수억 년에 걸쳐 냉각되어 고체 지구형 행성이 되는 과정을 모델링했습니다. 결과에 따르면 수소나 다른 가벼운 가스가 처음에는 우주로 빠져나갔습니다. 하지만 별에서 멀리 떨어져 있고 온도가 더 적당한 행성의 경우 수소는 행성 내부의 산소와 철과도 반응했습니다. 이로 인해 물과 다른 더 무거운 가스가 생성되어 대기가 형성되었고, 결과는 시간이 지나도 안정적이라는 것을 보여줍니다.

결과에 따르면 이러한 "골디락스 영역" 행성에서는 물이 대기에서 비교적 빠르게 비처럼 내리기 때문에 물이 빠져나갈 가능성이 낮았습니다.

"JWST가 별에 가장 가까운 더 뜨거운 행성을 관찰하는 것이 더 쉽습니다. 왜냐하면 더 많은 열 복사를 방출하기 때문이며, 이는 별의 간섭에 영향을 덜 받기 때문입니다. 이러한 행성에 대한 답은 매우 모호하지 않습니다. 두꺼운 대기가 없기 때문입니다." 크리산센-토튼이 말했습니다. "저에게 이 결과는 더 온화한 행성이 대기를 가지고 있을 수 있으며, 특히 거주 가능성 잠재력을 감안할 때 망원경으로 주의 깊게 조사해야 한다는 것을 시사하기 때문에 흥미롭습니다."

JWST는 아직 TRAPPIST-1 별에서 조금 더 멀리 있는 행성에 대기가 있는지 확인할 수 없었습니다. 하지만 대기가 있다면 표면에 액체 물이 있고 생명체에 적합한 온대 기후가 있을 수 있다는 뜻입니다.

"우리가 지금 가지고 있는 망원경, 제임스 웹과 곧 나올 매우 큰 지상 망원경을 가지고 우리는 실제로 거주 가능 구역 암석 행성의 대기를 아주 소수만 볼 수 있을 것입니다. TRAPPIST-1 행성과 다른 몇 가지 행성입니다." 크리산센-토튼은 말했습니다. "다른 곳에서 생명체를 찾는 데 대한 엄청난 관심을 감안할 때, 우리의 결과는 다음 세대의 더 강력한 망원경을 기다리기보다는 우리가 지금 가지고 있는 기술로 이러한 시스템의 거주 가능성을 계속 연구하는 데 망원경 시간을 투자하는 것이 가치가 있음을 시사합니다."

공동 저자는 UW 대학원생으로 이 작업을 수행했고 현재 NASA에 있는 Nicholas Wogan, 워싱턴 DC에 있는 Carnegie Institution for Science의 Maggie Thompson, University of California, Santa Cruz의 Jonathan Fortney입니다. 이 연구는 NASA의 지원을 받았습니다.


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241023131045.htm

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