우리 태양계는 다양한 천체들로 이루어져 있습니다. 그 중에서도 소행성은 그 크기에 비해 많은 것을 알려주는 중요한 천체입니다. 이 글에서는 소행성에 대해 더 깊이 이해하고, 그들이 우리 태양계를 어떻게 구성하는지 살펴보겠습니다.
1. 소행성의 정의
· 소행성(asteroids)은 태양계 내에서 행성과 유사한 속성을 가지지만, 그 크기가 훨씬 작아서 자신의 궤도 주변의 다른 물질을 청소하거나 중력으로 끌어들이지 못하는 천체를 말합니다. 이러한 이유로 인해 소행성은 '행성형 천체' 혹은 '원시 행성'이라고도 불립니다.
· 소행성들은 대부분 화성과 목성 사이에 위치한 소행성대라는 지역에 집중되어 있습니다. 이들은 수백만 개가 넘는 다양한 크기와 형태의 천체로 구성되어 있으며, 그 중 일부는 지름이 수백 킬로미터에 달하는 큰 것들도 있습니다.
· 소행성의 구조와 조직은 대개 바위와 금속으로 이루어져 있으며, 얼음이나 기타 화학물질을 포함할 수도 있습니다. 이러한 성분과 함께, 소행성들의 형태와 모양, 충돌 및 파괴 패턴 등 다양한 특징을 연구함으로써 과학자들은 태양계 초기의 조건과 역사를 추적하려고 합니다.
2. 티티우스-보데의 법칙
· 18세기 후반 독일의 천문학자 요한 티티우스와 요한 보데는 특정 수열을 따르면서 태양계 내 모든 행성이 일정한 패턴으로 배열되어 있다는 법칙을 제안하였습니다. 하지만 이 법칙에 따르면 화성과 목성 사이에 다른 하나의 행성이 존재해야 하는데, 그 위치에 아무런 대형 천체가 없었습니다.
· 티티우스-보데의 법칙은 18세기에 제안된, 태양계 행성들의 궤도 반경이 일정한 패턴을 따른다는 가설입니다. 이 법칙은 독일 천문학자 요한 다니엘 티티우스와 요한 엘레트 보데에 의해 제시되었습니다. 이 법칙은 태양에서 각 행성까지의 평균 거리가 특정 수열을 따른다는 주장입니다. 이 수열은 0, 3, 6, 12 등으로 시작하고, 각 항마다 24를 더하면 됩니다. 그 다음 모든 숫자를 10으로 나눠주면 됩니다. 예를 들어, 이 수열에 따르면 지구(3번째 항목)는 태양으로부터 약 1 천문단위(AU) 떨어져 있어야 하며, 화성(4번째 항목)은 약 1.6 AU 떨어져 있어야 합니다. 실제로 이 값들은 각각 지구와 화성의 평균 거리와 매우 유사합니다. 그러나 티티우스-보데의 법칙에는 예외가 있습니다. 가장 대표적인 예외는 화성과 목성 사이에 존재해야 할 '행성'이 없다는 점입니다. 또한 해왕성과 명왕상도 이 법칙을 따르지 않습니다.
3. 가장 밝은 소행성, 베스타
· 베스타(Vesta)는 태양계의 소행성대에 위치한 소행성 중 하나로, 세레스, 파뤼스와 함께 가장 큰 소행성 중 하나입니다. 베스타는 지름이 약 525km로, 미국의 텍사스 주와 비슷한 크기를 가지고 있습니다. 베스타는 태양계에서 가장 밝은 소행성 중 하나로 알려져 있으며, 그 이유는 표면이 다른 대부분의 소행성보다 반사율이 높기 때문입니다. 이 반사율은 베스타의 표면이 대부분 메탈과 규산염 미네랄로 구성되어 있기 때문에 가능합니다.
· 베스타에 대한 우리의 이해는 나사의 '던' 우주선이 2011년부터 2012년까지 베스타를 방문하면서 크게 발전하였습니다. '던'은 베스타의 구조와 조성을 상세하게 조사하였고, 이를 통해 범백악관형 체인 지구와 달과 같은 형태를 갖추지 못한 천체인 "원시적" 소행성으로 분류됨을 확인할 수 있었습니다. 또한 베스타에서 떨어진 운석(하우딘운석과 디오젠티즈운석)들이 지구에 도달하여 그 내용물을 분석함으로써 우리가 이 소행성에 대해 많은 것을 배울 수 있었습니다. 이러한 연구 결과, 베스타는 초기 태양계가 형성되던 시기에 이미 다양한 지질 활동을 겪었다는 사실 등을 밝혔습니다.
4. 공룡의 멸망설
· 지구의 공룡이 멸종한 원인 중 하나로 가장 널리 받아들여지는 이론은 대형 천체(아마도 소행성 또는 혜성)가 지구에 충돌한 결과로 인해 발생한 환경 변화 때문이라는 것입니다. 이를 "KT 충돌설" 또는 "KT 경계 이벤트"라고 부르며, 약 6,650만 년 전의 백악기-제3기 경계(KT 경계)에 일어났다고 합니다. 1980년대 초기에 루이스 알바레즈와 그의 아들 월터 알바레즈 등은 KT 경계에서 분포하는 특정 퇴적층에서 비정상적으로 높은 수준의 이리듐을 발견하였습니다. 이리듐은 지구 표면에서는 드물게 발견되지만, 소행성이나 혜성 등 우주 천체에서는 상대적으로 많이 존재합니다. 따라서 그들은 대형 우주 천체가 지구에 충돌하여 대량 멸종을 일으켰다는 가설을 제시하였습니다. 이러한 충돌로 인해 방출된 열과 에너지가 환경을 급격하게 변화시키고, 대규모 삼림 화재를 일으키며, 공룡들을 포함한 많은 생명체들이 사라진 것으로 추정됩니다. 추가적으로, 충돌로 인해 대량의 먼지와 파편이 대기 중으로 방출되어 태양빛을 차단하였고, 이로 인해 '핵겨울' 상태가 되어 지구 전체의 온도가 급강하였다는 가설도 있습니다.
· 메타보릭 크레터(Meteor Crater)와 칠레카브 크레터(Chicxulub Crater) 등 KT 경계 시점에 해당하는 거대한 충돌 크레터를 발견함으로써 이러한 가설은 추가적인 증거를 얻었습니다. 공룡 멸망의 여러 학설 중 소행성과의 충돌이 가장 유력한 유력한 것은 수많은 화석의 발견 때문이다.
· 외부로부터의 강력한 충돌로 순식간에 시간이 멈춘 것처럼 온전한 상태의 공룡화석이 많이 발견되고 있습니다. 이 현상은 오랜 세월을 거쳐 종의 변화가 일어났다는 가설이나 거대한 화산 폭발설로는 설명할 수 없는 현상입니다.
· 그러나 공룡 멸종의 정확한 원인은 아직도 논란의 여지가 있으며, 이외에도 화산 활동, 기후 변화, 바다 수준 변화 등 다른 요인들이 복합적으로 작용했을 수 있다는 여러 가설이 제시되고 있습니다.
소행성들은 그들의 작은 크기에도 불구하고 우리 태양계에 대한 중요한 정보를 담고 있습니다. 그들은 태양계 초기의 상태를 보존하고 있어 우리가 태양계의 역사와 진화를 이해하는데 중요한 역할을 합니다. 이러한 작은 천체들이 우리가 살아가는 거대한 우주에 대해 알아야 할 많은 것을 가르쳐 줍니다.