토성은 거대 가스로서 '실패'했을 수도 있다

고리를 가진 행성은 확실히 가스로 이루어져 있지만, 정말 '거대'일까요?

토성은 지구보다 거의 100배나 더 거대합니다. 인상적인 크기에도 불구하고 고리 모양의 행성은 목성에 이어 두 번째로 질량이 거의 3배 더 큽니다.

이에 비추어, 한 천체물리학자는 토성을 진정한 가스 거인으로 간주하기보다는 위대함을 이루기 위해 노력했지만 비극적으로 실패한 행성으로 간주해야 한다고 제안합니다.

전문 천문학자와 일반 대중 모두 목성과 토성을 가스 거대 행성이라는 동일한 범주로 분류하는 경향이 있습니다. 결국, 두 행성 모두 매우 크고, 둘 다 대기의 대부분을 구성하는 많은 수소와 헬륨 가스를 가지고 있으며, 두 행성은 우리 태양계에서 서로 옆에 있습니다.

그러나 NASA의 카시니(Cassini)와 주노(Juno) 우주선을 이용한 심층 조사에서는 세계 사이에 상당한 차이가 있음이 드러났습니다. 예를 들어, 몸 속 깊이 묻혀 있는 더 무거운 원소의 양이 있습니다. 게다가 목성은 토성보다 3배 더 거대합니다. 이는 일종의 큰 문제입니다.

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Astronomy & Asphysics Letters 저널에 게재가 승인되고 사전 인쇄본으로 제공되는 새 논문에서 스위스 취리히 대학교 이론 천체물리학 및 우주론 센터의 천체물리학자인 Ravit Helled는 우리 태양계에 단 하나의 진실된 빛이 있다고 제안합니다. 가스 거인: 목성. 천왕성과 해왕성은 대부분 수소와 헬륨 이외의 원소로 이루어져 있기 때문에 얼음 거인으로 더 잘 알려져 있습니다. 토성에 관해서 Helled는 그것이 그 자체로 적절한 가스 거인은 아니지만 그 지위를 달성하지 못했다고 주장합니다.

거대한 행성을 성장시키는 것은 까다로운 사업입니다. 초기 태양계는 복잡하고 진화하는 곳이었습니다. 처음에는 중앙에서 여전히 성장하고 있는 태양 주위를 소용돌이 치는 많은 물질이 있었습니다. 그 물질은 대부분 수소와 헬륨이었고, 더 무거운 원소도 섞여 있었습니다. 그러나 젊은 태양이 뜨거워지기 시작하면서 모든 수소와 헬륨이 시스템 밖으로 날아갔습니다.

이는 행성이 위대함을 달성할 수 있는 기회의 창이 좁다는 것을 의미합니다. 더 많은 질량, 특히 수소와 헬륨을 축적하는 유일한 방법은 더 많은 질량을 축적하는 것입니다. 어떤 것이 더 거대할수록 더 많은 중력 매력을 갖게 되며 더 많은 물질이 행성 파티에 합류하고 싶어하게 됩니다. 그러나 행성은 태양이 모든 빛의 요소를 날려버리고 그 궤도에서 성장을 멈추기 전에 이 일을 빨리 해야 합니다.

이전에 연구원들은 목성과 토성이 비슷한 게임을 했다고 가정했습니다. 두 행성 모두 상대적으로 짧은 시간에 엄청난 양의 물질을 빠르게 진공 청소기로 청소하는 데 필요한 특정 임계 단계에 도달했지만, 어쨌든 그 과정에서 목성이 더 운이 좋았습니다.

그러나 Helled에 따르면 Saturn은 실행 기회가 없었습니다. 행성이 기하급수적인 양의 수소와 헬륨을 얻을 수 있는 한계점은 대략 지구 질량의 약 100배입니다. 목성은 이것을 쉽게 이깁니다. 즉, 태양이 그것을 날려버리기 전에 외부 태양계에서 물질의 가장 큰 몫을 획득했다는 것을 의미합니다.

천왕성과 해왕성 역시 이런 종류의 엄청난 성공을 이루기에는 너무 작았습니다. 그리고 토성은 전환 영역에 바로 자리잡고 있습니다. 조금만 더 컸다면 태양계에서 가장 큰 행성이라는 타이틀을 놓고 목성과 경쟁했을 수도 있습니다.

— NASA의 카시니 궤도선에서 촬영한 놀라운 토성 사진

— 목성과 토성에는 획기적인 임무에도 불구하고 큰 미스터리가 남아 있습니다.

— 목성은 어떻게 형성되었나요?

대신 토성이 막혔습니다. 그것은 중력 의지의 힘을 통해 상당한 양의 수소와 헬륨을 끌어낼 수 있을 만큼 충분히 커졌지만, 그 과정을 과도하게 추진하여 실제로 진행할 수 있을 만큼 충분하지 않았습니다. 따라서 모든 의도와 목적을 위해 토성은 실패한 가스 거인이라고 Helled는 말합니다.

이는 표면 수준의 유사성에도 불구하고 목성과 토성이 완전히 다른 궤도를 따라 진화했다는 것을 의미하며, 이는 그들의 더 깊은 차이점을 설명합니다. 이 두 세계가 어떻게 진화했는지에 대한 차이점은 우리 태양계가 어떻게 발전했는지뿐만 아니라 은하계 전역의 별 시스템이 어떻게 형성되었는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.