목성의 깊은 곳에 예상외로 많은 산소가 존재할 가능성이 떠올랐다. 태양계 최대 행성 목성은 거대한 가스 덩어리로, 두툼한 구름 아래 무엇이 있는지 오랜 수수께끼였다.
미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)와 미국 시카고대학교 공동 연구팀은 14일 조사 보고서를 내고 목성이 예상을 웃도는 산소를 가졌을지 모른다고 주장했다. 연구팀은 목성의 산소가 주로 물의 형태로 존재하며, 그 함유량은 태양의 약 1.5배나 된다고 추측했다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 The Planetary Science Journal 1월호에도 실렸다.
지금까지 관측 결과를 보면, 목성의 하늘은 적어도 350~360년 이상 전부터 폭풍이 몰아치고 있다. 여러 탐사선들이 포착한 거대한 붉은 소용돌이 대적반은 현재 축소 경향을 보이지만 예전에는 지구가 2개 이상 들어갈 정도의 초거대 폭풍이었다.
목성 표면은 무수한 폭풍이 복잡하게 뒤섞인 초고밀도 구름으로 덮여 있다. 2003년 NASA 탐사선 갈릴레오가 대기권에 돌입해 내부를 조사하려 했지만 너무나 혹독한 환경 탓에 지구와 통신이 두절됐다. 목성 탐사선 주노가 궤도상에서 관측을 계속하고 있지만, 두꺼운 구름에 막혀 그 아래의 정확한 상황은 직접 관찰하지 못했다.
시카고대 양지현 박사는 “화학과 유체역학을 통합한 새로운 모델로 목성 깊은 곳을 재현하기로 했다”며 “NASA JPL과 연계해 목성 내부를 추측하기 위한 가장 완전한 계산 모델을 구축했다”고 설명했다.
이어 “목성 내부에서는 심부의 뜨거운 영역과 상공의 차가운 영역 사이를 분자가 이동하면서 수천 가지 화학반응이 일어난다”며 “선행연구에서는 이 화학반응이나 대기의 움직임(유체역학) 어느 한쪽에 초점을 맞췄지만, 우리는 이 둘을 처음으로 통합했다”고 강조했다.
최신 모델이 도출한 바에 따르면, 목성에 포함된 산소의 양은 태양의 조성비와 비교해 약 1.5배다. 목성에 이렇게 많은 산소(물)가 있다는 것은 이 천체가 많은 양의 얼음이 존재하는 차가운 영역에서 탄생했다는 그간의 가설을 뒷받침한다.
사실 목성의 산소량을 둘러싸고는 과학자들 사이에서 수십 년 동안 논쟁이 계속됐다. 최근 연구에서는 목성의 산소가 태양의 3분의 1밖에 되지 않는다는 낮은 수치가 제시되기도 했다.
이번 모델은 목성 대기의 움직임에 대해서도 새로운 지식을 제공했다. 양지현 박사는 “목성의 대기는 상당히 빠르고 격렬하게 이동한다고 여겨지지만, 실제 움직임은 가설보다 35배에서 40배나 느릴 가능성이 떠올랐다”며 “몇 시간 만에 서로 섞일 것으로 생각되던 대기층의 분자는 수주일에 걸쳐 천천히 움직였다”고 전했다.
박사는 “거대한 가스 천체가 품은 산소는 목성이 태양계 탄생 당시 어떤 재료를 긁어모았는지 말해준다”며 “우리가 사는 태양계의 형성 과정을 해명하는 데 있어 이번 연구 성과는 중요한 한 걸음이 될 것”이라고 자평했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
