1996년 메이어와 케로즈는 페가수스51 주위를 공전하는 외계행성을 발견하였습니다. 이 행성은 주계열 별을 공전하는 최초의 외계행성입니다. 그 후 11년 동안 발견된 외계행성의 수는 193개로 증가하였습니다. 이러한 발견들은 별과 행성들이 어떻게 형성되는가 뿐만 아니라, 우리 태양계에서 행성이 어떻게 형성하고 진화하는가에 대해서도 매우 유익한 정보를 제공하였습니다. 추가로 지난 10년 동안 이루어진 중요 발견은 명왕성보다는 멀지만 명왕성 크기의 물체를 발견한 것입니다. 사실 새로 발견된 이 천체는 카이퍼벨트 천체 중의 하나이며, 현자 2003UB313으로 명명되었습니다. 이제는 행성의 정의를 다시 한번 생각할 때가 되었고, 태양계에는 몇 개의 행성을 가지고 있는가에 대한 정의를 새롭게 할 수도 있습니다.
이번 포스팅에서는 태양계의 각 행성에서 발견되는 물질을 탐색하여 구성, 표면 특징 및 지질학적 과정에 대한 자세한 개요를 제공합니다.
수성
네 개의 지구형 행성들은 비교적 작은 크기, 암석 구성, 느린 자전속도 등 여러 가지 공통적인 특성을 가지고 있습니다. 지구의 달과 거대행성의 위성 중 몇 몇 위성도 이와 비슷한 특성을 가지고 있습니다. 그 중 수성은 공전궤도가 태양에 너무 가까워서 케플러의 법칙이 어긋나기 시작합니다. 그 이유는 질량이 큰 물체 부근에서 시공간이 왜곡되어, 중력이 거리의 제곱에 반비례한다는 뉴턴의 중력의 법칙이 정확하게 적용되지 않기 때문입니다.
수성의 표면은 달과 매우 닮았습니다. 수많은 구덩이를 가지고 있으며 이는 수성의 46억 년 역사 동안 많은 운석이 충돌해왔다는 것을 보여줍니다. 이처럼 심한 충돌은 태양계에서 매우 흔한 일이며 이를 통하여 태양계 역사의 한 단면을 알 수 있습니다. 레이더 관측 데이터에 의하면 비록 태양계에 가장 가까이 있지만 수성의 극관 부근에서 영구적으로 그늘진 부분에 있는 구덩이에는 얼음이 추정되는 방사율이 높고 휘발성이 강한 물질이 있다고 합니다.
금성
태양에서 두 번째 위치에 있는 금성은 그 질량과 반지름이 지구와 비슷하여 지구의 자매별이라 부르기도 합니다. 그러나 이러한 유사점에도 불구하고 지구와 금성은 그 기본 특성에 있어서 매우 큰 차이가 있습니다.
초기의 지상 망원경 관측과 그 이후 구소련과 미국의 탐사선에 의한 짙은 대기의 성분 분석 결과, 금성 대기의 주성분은 이산화탄소로서 총 원자 또는 분자 숫자에서 96%를 차지하고 있으며, 질소분자가 나머지의 대부분을 이루고 있습니다. 다른 성분으로는 아르곤, 이산화황, 일산화탄소, 물 등이 있습니다.
지구
행성 중에서 우리가 가장 많은 정보를 가지고 있는 것은 물론 지구입니다. 우리는 지구의 대기, 해양, 그리고 지질학적인 활동을 상세하게 조사해왔습니다. 우리는 지구상의 광범위한 생물을 미생물부터 거대한 식물과 동물에 이르기까지 자세하게 조사하였으며 현재와 같이 지구상의 생물다양성을 이룬 진화 과정을 연구해왔습니다. 또한 우리는 이전의 연구에서 얻은 정보를 바탕으로 후속 실험을 통하여 지식을 넓힐 수 있었습니다.
지구는 초기부터 물이 대부분 응축되어 바다가 되습니다. 그러나 금성과 달리 지구는 태양에서 조금 더 먼 거리에 있으므로 물의 대부분이 증발될 정도로 온도가 높지 않았습니다. 그러므로 물의 증발에 따른 온실효과가 일어나지 않았습니다. 그 대신 대기 중의 이산화탄소는 물에 용해되어 화학적인 결합을 거쳐 석회암 등의 탄산염암이 되었습니다. 현재 암석에 갇혀 있는 이산화탄소가 모두 대기 중으로 방출된다면 그 양은 현재 금성의 대기에 있는 것과 비슷할 것 입니다.
화성
비록 질량은 지구의 1/10 밖에 안됐지만 화성은 오랫동안 우리의 상상을 자극해 왔습니다. 1877년 천문학자 지오반니 비르기니오는 화성 표면에서 여러 개의 검은 줄무늬를 발견하였다고 보고하고 이것을 '카날리'라고 불렀습니다. 이 말은 그 후에 잘못 이해되어 그 무늬가 광대한 인공운하 망으로서 지성을 가진 문명이 죽어가는 세계의 관개수를 공급하기 위하여 건설한 것으로 생각되었습니다. 이 주장을 뒷받침하는 것으로서 극지방 빙관이 계절에 따라 변화하는 모습을 볼 수 있었습니다. 다른 천문학자들은 화성이 지성을 가진 생명체가 있다는 설, 그리고 운하의 존재에 대소 회의적어었습니다.
지금까지 지구에서, 그리고 화성 궤도와 표면에서 많은 조사를 수행하였으나 생명체가 존재한다는 증거는 발견되지 않았습니다. 궤도탐사선 자료를 연구한 결과, 비록 지금은 건조하지만 한때는 그 표면이 물이 흘렀던 것이 분명한 매력 있는 행성이라는 것이 밝혀 졌습니다.
목성
우리 태양계에서 가장 큰 행성인 목성은 대부분 수소와 헬륨으로 구성된 거대한 가스 행성입니다. 단단한 표면이 부족하고 빽빽한 구름과 난류 폭풍으로 구성되어 있습니다. 행성의 대기에는 미량의 메탄, 수증기, 암모니아 및 기타 화합물이 포함되어 있습니다. 목성의 엄청난 크기와 강한 중력으로 인해 우리 태양계의 구조를 형성하는 데 중요한 역할을 담당하게 되었습니다.
토성
눈에 띄는 고리로 유명한 토성은 주로 수소와 헬륨으로 구성된 또 다른 거대 가스입니다. 상부 대기에는 미량의 메탄, 암모니아 및 수증기도 포함되어 있습니다. 고리는 작은 알갱이부터 큰 덩어리까지 크기가 다양한 수많은 얼음 입자로 구성되어 있습니다. 토성의 독특한 고리 시스템은 수세기 동안 과학자들과 별 관찰자들을 매료시켜 왔습니다.
천왕성
태양으로부터 일곱 번째 행성인 천왕성은 대부분 수소, 헬륨, 메탄으로 구성된 거대한 얼음 행성입니다. 그 대기에는 다른 탄화수소의 흔적이 포함되어 있어 행성에 독특한 청록색 색조를 부여합니다. 천왕성은 눈에 보이는 구름이나 폭풍이 거의 없어 다른 가스 거대 행성에 비해 상대적으로 특징이 없는 모습을 가지고 있습니다. 행성의 구성과 독특한 축 기울기는 과학적 호기심을 불러일으켰습니다.
해왕성
우리 태양계에서 가장 멀리 알려진 행성인 해왕성은 수소, 헬륨, 메탄으로 구성된 거대한 얼음 행성이기도 합니다. 그 대기는 유명한 대암점과 빠르게 움직이는 바람을 포함하여 역동적인 날씨 패턴을 보여줍니다. 해왕성의 대기가 푸른색을 띠는 것은 메탄이 붉은 빛을 흡수했기 때문입니다. 행성의 구성과 대기 역학은 계속해서 천문학자와 행성 과학자들을 관심을 사로잡고 있습니다.
결론
우리 태양계의 행성들은 다양한 물질들로 이루어져 있어 형성과 진화에 대한 흥미로운 통찰력을 제공합니다. 암석으로 이루어진 지구와 비슷한 행성들부터 가스로 이루어진 거대 가스 행성들까지, 각 행성은 독특한 특징과 구성물질을 가지고 있습니다. 이러한 행성들의 구성물질을 이해함으로써 우리는 우주의 신비로운 세계와 우리 태양계의 다양성에 대한 더 깊은 이해를 얻을 수 있습니다. 태양계의 형성과 외계행성계의 형성을 완전하게 이해하려면 아직 많은 연구가 필요하지만 이 복잡한 연구 분야에서 커다른 발전이 이루어져 왔습니다.