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약 48광년 떨어진 고래자리에는 얼음으로 덮인 행성이 있습니다. 스타워즈 중앙 캐스팅. 한 반구는 항상 호스트 별을 향하여 영구적인 낮 쪽에 작은 녹은 바다를 만들어 거대한 안구처럼 보이게 합니다.
게다가 지구보다 거의 두 배나 큰 이 물의 구체는 우주의 다른 곳에서 거주 가능한 환경을 찾을 수 있는 가장 좋은 기회일 수도 있습니다.
LHS 1140 b(LHS 1140이라는 적색 왜성을 공전하기 때문에 명명됨)의 최신 사진은 2017년에 발견됨그리고 그때조차도 그곳은 삶에 있어서 좋은 장소로 보였습니다.
이제, 최근 논문몬트리올 대학의 연구자들은 더 높은 수준을 제시했습니다. 제임스 웹 우주 망원경의 데이터를 분석한 후, 그들은 이 행성이 가스로 된 미니 해왕성보다는 바위로 된 슈퍼 지구일 가능성이 더 높고 질소가 풍부한 대기를 가지고 있을 가능성이 높다는 결론을 내렸습니다. 이는 우리가 아는 생물학의 출현에 중요한 두 가지 요소입니다.
거주 가능한 행성
천문학자들은 다음과 같이 기록했습니다. 5,700개 이상의 외계 행성 1992년 이후로 다른 생명체도 잠재적으로 생명을 유지할 수 있게 되었다.
“하지만 그 모든 것 중에서” 논문의 주저자이자 몬트리올의 박사과정 학생인 찰스 카듀는 말한다. “우리가 알고 있는 거주 가능 영역에 대기가 있는 행성은 지구, 화성, 그리고 LHS 1140 b가 세 번째일 수 있습니다.”
행성을 발견한 팀을 이끌었고 카듀스의 연구에는 참여하지 않은 제이슨 디트먼은 새로운 발견이 미래 망원경 시간의 “엄청나게 중요한” 할당을 강력히 주장한다고 말했습니다.
“이 행성은 우리가 귀중한 자원을 많이 투자하는 것을 진지하게 고려해야 할 행성입니다.” 그는 말한다. “확실히 유망합니다.”
잠재적으로 거주 가능한 슈퍼 지구
과학자들은 LHS 1140 b에 대한 이해가 복잡합니다. 왜냐하면 그들은 이와 비슷한 것을 가까이서 본 적이 없기 때문입니다. 우리 태양계에는 지구(암석으로 된 내행성 중 가장 큰 행성)와 가스 행성 해왕성과 천왕성 사이에 엄청난 간격이 있는데, 해왕성과 천왕성은 지구보다 4배 더 크고 근본적으로 구성이 다릅니다.
“그 사이의 모든 것”이라고 Cadieux는 말합니다. “우리는 그 행성들의 구성에 대해 확실히 알지 못합니다.”
우리 행성의 1.7배 크기인 LHS 1140 b는 정확히 그 중간에 있습니다. 그리고 어느 범주에 속하는지에 따라 모든 차이가 생깁니다. 암석 행성에는 존재하지만 기체 행성에는 없는 표면이 없다면 생명체가 발판을 마련할 곳이 없을 것입니다.
두 가지 옵션을 구별하기 위해 Cadieux와 그의 동료들은 LHS 1140 b의 “트랜싯”을 관찰했습니다. 이는 행성과 별 사이를 지나가는 기간입니다. 별의 빛 스펙트럼이 행성을 지나갈 때 어떻게 변하는지 측정하여 가스 행성의 특징인 수소가 풍부한 대기의 존재를 배제할 수 있었습니다. 투과 분광법이라고 알려진 이 방법은 LHS 1140 b가 미니 해왕성보다는 슈퍼 지구에 더 가깝다는 것을 확인했습니다.
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LHS 1140 b의 물과 대기의 가능성
마찬가지로 중요한 점은, 그들의 측정이 잠재적으로 거주 가능한 외계 행성의 대기에 대한 첫 번째 단서를 제공했으며, 특정 스펙트럼 특징은 질소 분자의 광 산란 효과로 가장 잘 설명됩니다. 이는 국내에서 푸른 하늘을 책임지는 현상과 동일합니다. 이러한 결과는 임시적입니다. 하지만 LHS 1140 b의 대기가 실제로 질소로 지배된다면, 이 행성은 지구의 생명을 유지하는 특징 중 하나를 자랑한다는 것을 의미합니다.
또한 다른 것, 즉 물을 자랑할 가능성이 높아 보입니다. 슈퍼 지구라는 지위에도 불구하고 LHS 1140 b는 지구와 유사한 구성을 가진 행성에 비해 예상보다 훨씬 밀도가 낮아 질량의 무려 10~20%가 물일 수 있지만 대부분은 얼음 형태일 수 있습니다. 행성이 항성과 동기 회전을 하고 있기 때문에 달이 지구와 함께 있는 것처럼 항상 얼어붙은 면이 있기 때문입니다.
불행히도, 우리는 얼마나 많은 액체 물이 있는지 직접 볼 수 없습니다. 하지만 Cadieux의 기후 시뮬레이션(지구와 비슷한 수준의 질소와 이산화탄소를 가정)은 직경이 약 2,500마일인 황소의 눈과 같은 바다를 만들어냈습니다. 대서양의 약 절반 크기이며, 화씨 68도의 온화한 온도입니다.
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외계 행성 비교
JWST 관찰을 통해 LHS 1140 b의 프로필이 높아졌지만 잠재적으로 거주 가능한 또 다른 세계, 즉 이를 공전하는 7개의 외계 행성에 대한 기대감은 누그러졌습니다. 트라피스트-1. LHS 1140 b와 같은 해인 2017년에 발견된 이 전체 라인업은 바위가 많고 대략 지구 크기이며, 몇몇은 표면수가 액체 형태로 존재할 수 있는 “골디락스 구역” 내에 있습니다.
Dittman은 “굉장한 시스템입니다.”라고 말하지만, 초기 JWST 결과는 실망스러웠습니다. TRAPPIST-1 분석에 따르면 비 그리고 기음내행성은 대기와 물이 모두 없는 것처럼 보입니다. “이것이 끝까지 사실이라면, 우리는 곤경에 처해 있을 수도 있습니다.”
한편, LHS 1140 b는 계속해서 더 매혹적으로 보입니다. 그 별은 TRAPPIST-1보다 덜 활동적이어서 그 체계의 행성보다 대기를 벗겨낼 수 있는 X선과 자외선을 덜 받습니다.
하지만 TRAPPIST-1은 또한 큰 장점이 있습니다. 별이 너무 작아서 행성이 비교적 훨씬 더 크기 때문에 분광 신호의 전송이 강화됩니다. (물론 TRAPPIST-1의 강렬한 별 활동은 그 신호를 방해하여 대기 데이터를 해석하기 어렵게 만들 수도 있습니다.) 다시 말해, LHS 1140 b가 대기에 더 적합한 후보라 하더라도 관찰하기는 더 어렵습니다.
Dittman은 과학자의 침착함으로 이 우주적 딜레마를 받아들인다. “당신은 당신이 받은 행성을 받았을 뿐입니다.”
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지구 너머에서 생명체를 찾을 곳 결정하기
이러한 고려 사항으로 인해 천문학계는 어려운 결정을 내려야 합니다. 거주 가능한 외계 행성을 찾는 데 있어, 어디를, 얼마나 오랫동안 찾아야 할까요? Dittman이 지적했듯이 Webb의 시간은 소중합니다. 전 세계 수천 명의 과학자가 매년 경쟁합니다. 망원경은 아마도 20년 더 버틸 것으로 예상되지만, 렌즈가 너무 많은 프로젝트에 분산되어 있기 때문에 외계 행성 연구자는 대상을 현명하게 선택해야 합니다.
Dittman은 먼 행성의 대기를 관찰하는 것에 관해서는 “사과를 한 입 베어물 수 있는 기회가 많지 않다”고 말합니다. 1140 b의 경우, 망원경으로 매년 1시간 동안의 통과를 4번만 볼 수 있습니다. “기본적으로 앞으로 그 모든 시간을 다 봐야 합니다.”라고 그는 말합니다. “지금 시작하지 않으면 일어나지 않을 순간이 왔습니다.”
JWST와 허블 우주 망원경의 운영을 감독하는 우주 망원경 과학 연구소(Space Telescope Science Institute)의 소장인 Jennifer Lotz는 지난달 다음과 같이 발표했습니다. 웹 타임 500시간 근처 태양계의 암석 외계 행성의 대기를 조사합니다. 이 프로젝트가 어떤 행성을 다룰지 또는 시간을 어떻게 나눌지는 아직 명확하지 않습니다.
JWST가 지금까지 이런 행성 중 소수만 조사했다는 점을 기억할 가치가 있습니다. 우주에서 생명의 흔적을 계속 찾아다니면서 바위가 많고 온화한 행성에 대기가 풍부하다는 사실이 밝혀질 수 있으며, LHS 1140 b로 시작하는 목록에 추가될 수도 있습니다. 하지만 지금으로서는 Cadieux가 하늘의 눈에 베팅하고 있습니다.
그는 “거주 가능성 측면에서 여전히 매우 독특할 것 같다”고 말했습니다.
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코디 코티어는 Discover의 기고 작가로, 우주와 우리의 고향 행성, 의식의 본질, 과학의 윤리적 의미 등에 대한 큰 질문을 탐구하는 것을 좋아합니다. 그는 워싱턴 주립 대학교에서 저널리즘과 미디어 제작 학사 학위를 취득했습니다.