행성의 고리에 대한 비밀

행성의 고리에 대한 비밀

우주에는 수없이 많은 행성이 있습니다. 그 중에서 몇몇 행성들은 주위에 고리를 갖고 있습니다. 태양계에서는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성에 고리가 있죠. 이 고리의 정체는 무엇이고, 어떻게 생겨난 것일까요?

 

행성 고리를 구성하는 물질

행성의 고리는 먼지, 얼음 조각, 암석 부스러기가 모여서 행성 주변에 모인 것입니다. 먼 곳에 있는 행성의 고리는 관측이 어려워 정확한 구성 요소를 알기 힘듭니다. 지구와 가깝고 고리를 갖고 있는 토성에 대해서만 연구가 진척되고 있는 상황이죠. 토성의 경우에는 고리를 이루는 물질의 95%가 얼음이라고 알려져 있습니다.

 

행성의 고리는 어떻게 생겨난 것일까?

행성의 고리가 생겨난 기원에 대해서는 다양한 의견이 있습니다.

첫 번째 가설은, 행성의 고리가 행성이 만들어지고 남은 부스러기라는 것입니다. 태양계가 처음 만들어질 때, 태양을 중심으로 가스와 먼지가 회전하며 행성들이 만들어졌습니다. 이 과정에서 일부 행성들은 주변의 부스러기들을 끌어들여 고리를 만들었다는 것입니다. 그러나 이 가설은 토성의 고리에서 비교적 최근에 생성된 큰 위성 '판'과 '다프니스'로 인해 설득력이 떨어집니다. 행성의 고리가 행성이 만들어지고 남은 잔해라면, 지름이 수 km에 달하는 큰 위성들은 애초에 존재할 수가 없습니다. 중력 때문에 토성으로 빨려 들어갔어야 했기 때문입니다.

두 번째 가설은, 행성의 고리는 혜성이 깨져서 만들어졌다는 것입니다. 혜성 또는 소행성이 행성 주변을 지나다가 궤도에 들어오게 되고, 중력을 이기지 못하거나 위성과 충돌하여 산산조각이 나게 됩니다. 다른 혜성도 같은 과정을 반복하면서, 행성 주변에 혜성 파편이 쌓여 고리를 이루게 되었다는 것입니다. 그러나 두 번째 가설이 성립되기 어려운 근거가 있습니다. 실제 우주 공간에서 소천체가 주요 행성 근처를 지나면서 깨지거나 위성과 충돌할 가능성이 매우 희박한 것이죠. 실제로 충돌이 일어나더라도, 그 여파로 인해 행성의 중력권을 벗어나 궤도를 이탈해 버릴 가능성이 큽니다.

세 번째 가설은, 행성이 위성을 흡수하고 남은 흔적이 행성의 고리라는 것입니다. 행성의 중력에 의해 위성의 표면에서 얼음층이 떨어져 나와 고리를 이루게 되었다는 주장입니다. 현재로서는 토성의 고리에 한해 가장 영향력 있게 받아들여지는 가설입니다. 다른 행성의 고리에 대해서는 더욱 면밀한 조사가 필요합니다.

 

행성의 고리가 흩어지지 않는 이유는?

행성 주변에서 고리가 일정한 형태를 유지하며 흩어지지 않는 이유는 중력 때문입니다. 하지만 최근에는 중력 뿐만 아니라 행성의 모양, 자전 속도, 지형 등 다양한 요소가 행성의 고리를 유지한다는 연구 결과도 있습니다.

 

행성의 고리를 연구하는 까닭은?

행성의 고리는 우주의 탄생과 진화 원리에 관한 비밀을 푸는 열쇠가 될 수 있습니다. 행성의 고리는 우주에서 일어나는 다양한 충돌에 관한 연구 배경이 되기도 합니다. 토성과 목성의 고리에서는 특수한 물결이 일기도 하는데, 이는 혜성이 지나가며 남긴 흔적이거나 충돌 후 일으킨 파장 때문입니다. 목성의 경우에는 10년에 몇 번, 토성의 경우에는 100년에 몇 번 이러한 현상이 일어납니다. 이를 분석하면 역사를 되돌아볼 수 있는 것입니다. 잔잔한 호수에 돌멩이를 던졌을 때 일어나는 물결을 분석해서 돌멩이의 크기, 특성, 운동상태를 알아내는 것과 비슷한 원리입니다.