천왕성·해왕성에 8000km 두께 수분층 존재

클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다 보이저 2호 우주탐사선이 촬영한 천왕성(왼쪽)과 해왕성의 모습. 나사 캡처

태양계 행성 가운데 특이한 자기장 현상을 보이는 천왕성과 해왕성에 거대한 바다가 있을 가능성이 제기됐다고 미 뉴욕타임스(NYT)가 25일(현지시간) 보도했다.

미 버클리대 천문학자 버크하드 밀리처 교수가 이날 국립과학아카데미 저널에 발표한 논문에 대해 영국 런던 임페리얼 칼리지의 천문학자 애덤 매스터스 교수는 "완전히 새로운 시각"이라고 밝혔다.

지구 자기장은 코어에서 형성된다. 마치 지구 안에 거대한 자석 막대기가 있는 것처럼 북극과 남극을 축으로 자기장이 형성돼 있다. 이 현상은 목성과 토론, 목성의 위성에서도 관측된다.

미 항공우주국(NASA)가 발사한 보이저2 우주선이 1986년 천왕성을 지나면서 천왕성 중심부에서 나오는 자기장의 축이 크게 기울어져 있는 것을 발견했다. 과학자들은 이를 두고 천왕성 형성 초기 측면에 받은 충격에 의해 자기장이 변형된 것으로 추정해왔다. 그러나 3년 뒤 우주선이 해왕성을 지나면서 자기장이 똑같이 변형돼 있는 것을 발견했다.

밀리처 교수의 논문은 이 문제에 대한 새로운 설명을 시도하고 있다. 500 가지 원자의 움직임을 시뮬레이션 한 뒤 두 행성 내부에 8000km 두께의 수분 층이 있는 것으로 추정했다. 자기장 형성에 큰 역할을 하는, 수소가 함유된 전도성 높은 대양이 존재한다는 것이다.

다만 두 행성의 수분은 지구의 물과 달리 지구보다 6만 배의 압력을 받으므로 가스와 액체가 섞인 초임계 유체(supercritical fluid)로 존재할 가능성이 크다.

이는 지구 핵 근처에 존재하는 탄소가 풍부한 액체와도, 지구의 물이나 석유와도 다른 것이다. 천왕성은 핵의 크기가 수성 정도이며 해왕성은 그보다 커 화성 정도다.

목성과 토성은 구성 성분이 대부분 수소인 기체 행성이다. 그러나 천왕성과 해왕성은 목성이나 토성보다 태양으로부터 멀리 떨어져 있어 수소가 적다.

이에 따라 천왕성과 해왕성은 목성, 토성과 달리 가스와 고체가 함께 있는 행성이다.

천왕성과 해왕성에 크게 존재하는 대양이 코어 대신 찌그러진 형태의 자기장을 만들어낸다고 밀리처 교수는 추정했다.

NASA는 10년 뒤 천왕성 궤도에 우주선을 보내 내부구조와 자기장을 파악하고 대양의 존재를 확인하는 계획을 검토하고 있다.

박준우 기자