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[Science]이 고리는 어디서 왔는고리?
토성 고리 기원에 대한 가설들

카시니호가 촬영한 토성
 
 

“오, 아름다운 고리여!”

 

태양계 행성 가운데 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 고리를 가지고 있다. 이중에서도 토성의 화려한 고리는 예부터 많은 사람들의 호기심을 자극했다.

 

이탈리아의 천문학자인 갈릴레오 갈릴레이(1564∼1642)는 직접 망원경을 만들어 1610년 처음으로 토성 고리를 관찰했다. 1676년에는 이탈리아계 프랑스의 천문학자인 장 도미니크 카시니(1625∼1712)가 토성의 고리가 두 부분으로 나뉘어져 있다는 사실을 발견했다. 고리와 고리 사이의 간격을 ‘카시니 간극(틈)’이라 부른다. 카시니호의 이름도 천문학자 카시니의 이름에서 따온 것.

 

영국의 물리학자 제임스 맥스웰(1831∼1879)은 수많은 알갱이들이 토성 주변을 돌며 고리처럼 보이는 것이라는 주장을 내놨다. 맥스웰의 이 주장은 훗날 여러 관측을 통해 사실로 증명됐다.

 

토성 궤도를 도는 카시니호의 가상도. NASA
 
 

토성 고리, 어떻게 생겨났을까

 

카시니호가 촬영한 토성의 대기
 
 

토성의 고리가 작은 알갱이들로 구성됐다는 사실은 밝혀졌지만, 이 알갱이들이 어떻게 생겨난 것인지는 아직 밝혀지지 않았다. 과학자들은 토성 고리의 생성 과정에 대해 여러 가설을 세웠다. 그 중 가장 유력한 가설로 세 가지가 꼽힌다.

 

첫 번째 가설은 토성이 만들어지고 남은 부스러기가 고리로 형성되었다는 것. 일부 과학자들은 태양계가 처음 생성될 때 태양 주변에 얼음을 포함한 우주 먼지가 존재했고, 이것들이 뭉쳐져 각각의 태양계 행성이 탄생한 것이라고 주장한다. 이때 행성이 만들어지고 남은 일부 우주먼지가 행성이 끄는 힘에 의해 행성 주변으로 몰리며 고리가 만들어졌다는 가설이다.

 

카시니호가 촬영한 토성의 고리
 
 

두 번째 가설은 혜성이나 소행성이 토성 근처에서 파괴되면서 그 조각들이 고리가 됐다는 것이다. 토성과 같은 거대한 행성이 잡아끄는 힘을 버티지 못하고 그 행성의 궤도로 빨려 들어가 빙빙 돌며 고리를 만들었다는 주장이다.

 

카시니호가 촬영한 토성의 북극
 
 

세 번째 가설은 토성이 자신의 주변을 돌던 위성(행성의 당기는 힘에 의하여 그 둘레를 도는 천체)을 흡수하며 생긴 흔적이라는 주장이다. 토성이 강력하게 당기는 힘에 의해 위성이 토성 쪽으로 끌려 들어가며 위성의 표면을 덮고 있던 얼음층이 벗겨졌다는 것. 위성의 알맹이는 토성으로 빨려 들어가 흡수되고, 벗겨진 얼음층만 토성 궤도에 남아 고리가 됐다는 주장이다.

 

세 가지 가설 가운데서도 가장 힘을 얻는 가설은 토성이 위성을 흡수하며 남은 얼음 부스러기가 모여 고리가 됐다는 가설이다. 그러나 아직 과학적으로 명확하게 증명되지 않아 토성 고리의 비밀을 밝히기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.

 

▶서정원 기자 monica89@donga.com

 

      
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2017.05.16 21:52:13 입력

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