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다이아몬드로 이뤄졌을 가능성이 있는 행성이 발견돼 화제가 되고 있다. 미국 프린스턴대의 니쿠 마두수단 박사가 이끄는 연구진은 2008년에 발견된 거대한 행성을 분석한 결과를 최근 과학저널 네이처지를 통해 발표했다.
이 행성의 이름은 WASP-12b 이며 이젠 ‘다이아몬드 행성’이라는 별명이 붙었다. 이는 SuperWASP (Super Wide Angle Search for Planets)라는 외계행성 탐사 프로젝트를 통해 2008년 4월 1일에 발견된 행성이다.
연구진이 이 행성의 대기 성분을 분석해 본 결과 탄소기반 화합물인 메탄이 유사 행성에 비해 약 100배나 더 많은 것으로 관측됐다. 게다가 탄소 자체도 유사 행성에 비해 2배가량 많은 것으로 밝혀졌다. 대기 성분에 산소보다 탄소가 많은 행성은 이번에 처음 발견된 것이다.
또한 행성이 이와 같은 가스들로부터 만들어졌을 확률이 높기 때문에 행성 자체에 탄소함량이 높아 행성을 이루는 암석들이 탄소를 기반으로 만들어졌을 것이라 추측할 수 있다. 이 때문에 WASP-12b행성에 대해 흑연과 다이아몬드처럼 탄소로 이뤄진 광물이 대부분이라는 예측이 가능한 것이다.
가장 빠르고 가장 뜨거운 행성
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WASP-12b는 이미 2008년에 발견됐을 때부터 큰 주목을 받은 행성이었다. 이 행성은 중심항성인 WASP-12에 매우 가깝게 존재하고 있다. 중심항성과의 거리는 약 340만km로 지구와 태양사이 거리의 1/50밖에 되지 않는다.
학자들은 행성이 항성과 너무 가까운 위치에 있기 때문에 항성의 열기에 증발해 버릴 것으로 예측했으나 이에 대한 가설의 한계를 깨고 계속해서 존재하고 있음을 확인한 바 있다.
또한 이 행성의 공전주기는 약 하루로 지구의 1년이 그곳에서는 하루밖에 안 된다. 이에 따라 발견 당시 ‘가장 빠르고 가장 뜨거운 행성’이라 불리기도 했다.
이렇게 발견 당시에도 이슈가 됐지만, 그 이후 니쿠 마두수단 박사 연구팀이 미 항공우주국의 스피처 우주망원경과 하와이의 캐나다-프랑스 하와이 망원경으로 관측한 정보로부터 탄소성분이 매우 많은 것을 발견, 이에 따라 다이아몬드 행성이라고 다시 한 번 이름을 알리게 된 것이다.
탄소의 두 얼굴, 흑연과 다이아몬드
물론 탄소가 존재한다거나 탄소의 밀도가 높다고 해서 무조건 다이아몬드가 되는 것은 아니다. 지구에도 탄소는 많다. 하지만 대부분의 탄소들은 화합물로 이뤄져 있으며 순수한 탄소들도 거의 흑연의 형태로 존재하고 있어 다이아몬드가 희귀하며 값비싼 것이다.
탄소는 최외각전자가 4개다. 흑연은 이 중 3개의 전자들이 결합한 구조로 벌집과 같은 육각 판 모양을 띄고 있다. 결합 후 남은 한 개의 전자는 각 판들을 결합해 주는 역할을 하는데 3개의 전자에 비해 결합력이 약해 흑연은 잘 부서지는 것이다. 또한 남은 하나의 전자는 상대적으로 이동이 용이하기 때문에 흑연에 전기가 잘 통하는 원인이 되기도 한다.
반면 다이아몬드는 탄소의 최외각전자 4개가 모두 결합한 구조다. 기본 결합구조는 흑연과 비슷하지만 흑연이 2차원 구조라면 다이아몬드는 3차원의 형태로 결합돼 있다. 또한 4개의 전자가 모두 균일하게 결합돼 있기 때문에 매우 단단하고 견고한 구조를 가지게 되는 것이다.
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WASP-12b 행성, 다이아몬드 존재 가능성
실제로 인조 다이아몬드는 고온, 고압의 상태에서 며칠을 통해 제작된다고 한다. 그런데 이 상태에서 산소가 유입되면 이산화탄소가 돼 버릴 수 있다. 지구는 산소가 풍부하고 고온, 고압의 상태를 유지하기도 힘들기 때문에 다이아몬드가 다량으로 존재하지 못하는 것이다.
반면에 WASP-12b행성은 산소보다 탄소의 비율이 높은 것으로 추정된다. 게다가 이 행성은 목성 질량의 약 1.4배 만큼이나 무겁고 목성 반지름의 약 1.7배 만큼 크기 때문에 어마어마한 압력이 충분히 작용한 것이라 예상된다. 게다가 중심항성과의 거리도 가까워 엄청나게 높은 온도도 함께 하니 다이아몬드의 생성 조건에 딱 맞아 다이아몬드 행성이라 불릴만하다.
이 행성의 발견과 함께 많은 사람들이 반짝반짝한 다이아몬드로 만들어진 산, 계곡 등의 모습을 상상할지도 모르겠지만, 사실 그런 모습은 쉽지 않다. 이 행성이 중심항성과 가까이 있음에도 불구 크기가 그토록 큰 이유는 상층부의 대기가 가열돼 팽창한 상태이기 때문이다.
이 행성 표면의 예상 온도는 약 2천300℃. 중요한 것은 다이아몬드가 산소와의 접촉이 차단된 상태로 2천℃이상에서 가열되면 흑연이 된다는 것이다. 게다가 공전주기가 1일 정도에 불과하다 하니 행성 표면상에 아름다운 다이아몬드 숲이 있다고 보긴 어렵다. 다만 이 행성의 중심부인 핵이나 지하 부근에 많은 양의 다이아몬드가 존재할 가능성은 높다.
우주를 바라보는 시각 더 넓어져
만약 이 행성을 정복한다면 그 사람은 지구는 물론 우주 최고의 부자가 될지도 모른다. 하지만 지구와 다이아몬드 행성과의 거리는 약 1천200광년. 빛의 속도로 가도 1천200년이 걸리니 살아생전엔 불가능한 일이다.
그렇다 할지라도 WASP-12b행성의 발견엔 또 다른 의의가 있다. NASA의 특수 박테리아 발표 이후 다시 한번 우주에 존재하는 물질의 다양성에 대해 말할 수 있는 것. 이와 비슷한 구성의 행성은 태양계 내에서 찾아볼 수 없다.
지구의 경우 규소와 산소가 많아 산화규소 형태의 광물이 대부분을 차지하고 있다. 하지만 이 행성엔 지구의 규산암처럼 다이아몬드가 발에 채일 정도로 존재할 수도 있다는 사실은 그만큼 다양한 형태의 행성이나 항성들이 존재할 수 있다는 의미다.
우주를 바라보는 시각이 NASA의 발표 생물체인 GFAJ-1, 이번 발표된 WASP-12b행성의 등장과 함께 점차 넓어지고 있다. 이는 한때 지구가 우주의 중심이라 생각했던 예전에서부터 모든 외계인을 인간의 기준에서만 생각했던 것에 비해 비약적인 패러다임의 변화라 볼 수 있다.
이 행성의 이름은 WASP-12b 이며 이젠 ‘다이아몬드 행성’이라는 별명이 붙었다. 이는 SuperWASP (Super Wide Angle Search for Planets)라는 외계행성 탐사 프로젝트를 통해 2008년 4월 1일에 발견된 행성이다.
연구진이 이 행성의 대기 성분을 분석해 본 결과 탄소기반 화합물인 메탄이 유사 행성에 비해 약 100배나 더 많은 것으로 관측됐다. 게다가 탄소 자체도 유사 행성에 비해 2배가량 많은 것으로 밝혀졌다. 대기 성분에 산소보다 탄소가 많은 행성은 이번에 처음 발견된 것이다.
또한 행성이 이와 같은 가스들로부터 만들어졌을 확률이 높기 때문에 행성 자체에 탄소함량이 높아 행성을 이루는 암석들이 탄소를 기반으로 만들어졌을 것이라 추측할 수 있다. 이 때문에 WASP-12b행성에 대해 흑연과 다이아몬드처럼 탄소로 이뤄진 광물이 대부분이라는 예측이 가능한 것이다.
가장 빠르고 가장 뜨거운 행성
WASP-12b는 이미 2008년에 발견됐을 때부터 큰 주목을 받은 행성이었다. 이 행성은 중심항성인 WASP-12에 매우 가깝게 존재하고 있다. 중심항성과의 거리는 약 340만km로 지구와 태양사이 거리의 1/50밖에 되지 않는다.학자들은 행성이 항성과 너무 가까운 위치에 있기 때문에 항성의 열기에 증발해 버릴 것으로 예측했으나 이에 대한 가설의 한계를 깨고 계속해서 존재하고 있음을 확인한 바 있다.
또한 이 행성의 공전주기는 약 하루로 지구의 1년이 그곳에서는 하루밖에 안 된다. 이에 따라 발견 당시 ‘가장 빠르고 가장 뜨거운 행성’이라 불리기도 했다.
이렇게 발견 당시에도 이슈가 됐지만, 그 이후 니쿠 마두수단 박사 연구팀이 미 항공우주국의 스피처 우주망원경과 하와이의 캐나다-프랑스 하와이 망원경으로 관측한 정보로부터 탄소성분이 매우 많은 것을 발견, 이에 따라 다이아몬드 행성이라고 다시 한 번 이름을 알리게 된 것이다.
탄소의 두 얼굴, 흑연과 다이아몬드
물론 탄소가 존재한다거나 탄소의 밀도가 높다고 해서 무조건 다이아몬드가 되는 것은 아니다. 지구에도 탄소는 많다. 하지만 대부분의 탄소들은 화합물로 이뤄져 있으며 순수한 탄소들도 거의 흑연의 형태로 존재하고 있어 다이아몬드가 희귀하며 값비싼 것이다.
탄소는 최외각전자가 4개다. 흑연은 이 중 3개의 전자들이 결합한 구조로 벌집과 같은 육각 판 모양을 띄고 있다. 결합 후 남은 한 개의 전자는 각 판들을 결합해 주는 역할을 하는데 3개의 전자에 비해 결합력이 약해 흑연은 잘 부서지는 것이다. 또한 남은 하나의 전자는 상대적으로 이동이 용이하기 때문에 흑연에 전기가 잘 통하는 원인이 되기도 한다.
반면 다이아몬드는 탄소의 최외각전자 4개가 모두 결합한 구조다. 기본 결합구조는 흑연과 비슷하지만 흑연이 2차원 구조라면 다이아몬드는 3차원의 형태로 결합돼 있다. 또한 4개의 전자가 모두 균일하게 결합돼 있기 때문에 매우 단단하고 견고한 구조를 가지게 되는 것이다.
WASP-12b 행성, 다이아몬드 존재 가능성
실제로 인조 다이아몬드는 고온, 고압의 상태에서 며칠을 통해 제작된다고 한다. 그런데 이 상태에서 산소가 유입되면 이산화탄소가 돼 버릴 수 있다. 지구는 산소가 풍부하고 고온, 고압의 상태를 유지하기도 힘들기 때문에 다이아몬드가 다량으로 존재하지 못하는 것이다.
반면에 WASP-12b행성은 산소보다 탄소의 비율이 높은 것으로 추정된다. 게다가 이 행성은 목성 질량의 약 1.4배 만큼이나 무겁고 목성 반지름의 약 1.7배 만큼 크기 때문에 어마어마한 압력이 충분히 작용한 것이라 예상된다. 게다가 중심항성과의 거리도 가까워 엄청나게 높은 온도도 함께 하니 다이아몬드의 생성 조건에 딱 맞아 다이아몬드 행성이라 불릴만하다.
이 행성의 발견과 함께 많은 사람들이 반짝반짝한 다이아몬드로 만들어진 산, 계곡 등의 모습을 상상할지도 모르겠지만, 사실 그런 모습은 쉽지 않다. 이 행성이 중심항성과 가까이 있음에도 불구 크기가 그토록 큰 이유는 상층부의 대기가 가열돼 팽창한 상태이기 때문이다.
이 행성 표면의 예상 온도는 약 2천300℃. 중요한 것은 다이아몬드가 산소와의 접촉이 차단된 상태로 2천℃이상에서 가열되면 흑연이 된다는 것이다. 게다가 공전주기가 1일 정도에 불과하다 하니 행성 표면상에 아름다운 다이아몬드 숲이 있다고 보긴 어렵다. 다만 이 행성의 중심부인 핵이나 지하 부근에 많은 양의 다이아몬드가 존재할 가능성은 높다.
우주를 바라보는 시각 더 넓어져
만약 이 행성을 정복한다면 그 사람은 지구는 물론 우주 최고의 부자가 될지도 모른다. 하지만 지구와 다이아몬드 행성과의 거리는 약 1천200광년. 빛의 속도로 가도 1천200년이 걸리니 살아생전엔 불가능한 일이다.
그렇다 할지라도 WASP-12b행성의 발견엔 또 다른 의의가 있다. NASA의 특수 박테리아 발표 이후 다시 한번 우주에 존재하는 물질의 다양성에 대해 말할 수 있는 것. 이와 비슷한 구성의 행성은 태양계 내에서 찾아볼 수 없다.
지구의 경우 규소와 산소가 많아 산화규소 형태의 광물이 대부분을 차지하고 있다. 하지만 이 행성엔 지구의 규산암처럼 다이아몬드가 발에 채일 정도로 존재할 수도 있다는 사실은 그만큼 다양한 형태의 행성이나 항성들이 존재할 수 있다는 의미다.
우주를 바라보는 시각이 NASA의 발표 생물체인 GFAJ-1, 이번 발표된 WASP-12b행성의 등장과 함께 점차 넓어지고 있다. 이는 한때 지구가 우주의 중심이라 생각했던 예전에서부터 모든 외계인을 인간의 기준에서만 생각했던 것에 비해 비약적인 패러다임의 변화라 볼 수 있다.
- 조재형 객원기자
- alphard15@nate.com
- 저작권자 2010-12-14 ⓒ ScienceTimes
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