외계행성에 물이 있다… 생명체 존재 가능성 높아져

[파이낸셜뉴스] 여러 천문학자들이 인류가 거주할 수 있을지도 모를 외계행성 'K2-18b'을 발견하고 다양한 연구 결과를 발표해 왔다.

최근에는 이 외계행성의 다양한 데이터를 분석해 수소층의 최대 범위가 지구 질량의 6%라는 것을 발견했다. 최소 수소량은 질량 기준 약 100만분의 1로 지구 대기의 질량 비율과 비슷하다.

특히 여러가지 시나리오를 통해 지구의 바다에서 발견되는 것과 비슷한 압력과 온도에서 대기 아래에 액체상태의 물이 존재할 수 있다고 분석했다. 이러한 외계행성의 환경은 생명체가 존재할 가능성이 더 높아진 셈이다.

영국 케임브리지 천문학 연구소의 니쿠 마두수단 박사팀은 지난 27일(한국시간) 외계행성 'K2-18b'의 질량, 반경, 대기 등의 데이터를 이용해 더 상세히 분석해 발표했다. 이 외계행성은 수소를 많이 포함하고 있는 대기권이 있으며 액체 상태의 물이 있을 가능성이 높다고 판단했다. 이번 연구 결과는 '미국 천체물리학저널 레터스'에 게재됐다.

K2-18은 거리가 124광년 떨어진 사자자리에 있는 태양 절반정도 크기의 작은 별이며, b는 그 별의 두 번째 행성이라는 뜻이다. 이 행성의 크기는 지구의 2.6배, 질량은 지구의 8.6배다.

미국 텍사스 대학, 캐나다 몬트리올 대학 공동연구팀이 지난 2017년 칠레 라 실라 천문대의 망원경에 설치된 고해상도 전파행성추적을 통해 맨 처음 발견했다. 이후 지난해 9월 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL) '우주 외계화학 자료센터(CSED)'의 안젤로스 치아라스 박사가 이끄는 연구팀은 'K2-18b' 행성 대기에서 수증기를 찾아냈다고 과학저널인 '네이처 천문학'에 게재했다.

마두수단 박사팀은 추가로 이 행성과 별간의 거리를 계산한 결과 물이 존재할 수 있는 온도라고 밝혔다. 지난해 연구팀이 수소가 풍부한 이행성의 대기에서 수증기가 검출됐다고 밝혔다. 그러나 대기의 범위와 대기 아래 내부 상황은 알려지지 않았다.

케임브리지 천문학 연구소의 니쿠 마두수단 박사는 "수증기는 여러 외계행성의 대기에서 검출됐지만 그것이 반드시 표면에 거주 가능한 조건이 있다는 것을 의미하지는 않는다"고 말했다.

또 외계 행성 'K2-18b'의 크기를 고려할 때, 지구보다는 해왕성에 더 가까울 것이라고 전망했다. 연구팀에 따르면 이 '미니 해왕성'은 암석·철로 이뤄진 내부 핵과 지표면에는 고압의 물이 둘러싸고 있으며 대기는 상당한 수소층를 가지고 있을 것으로 예상된다. 만약 대기의 수소층이 두텁다면 행성표면의 압력과 온도가 높아 생명을 유지하기에 어려울 것이다.

마두수단 박사팀은 이 외계행성의 물이 있는 공간이 생명체가 존재할 수 있는 적합한 조건을 가질 수 있다는 것을 보여줬다. 연구팀은 증거 데이터를 설명하기 위해 자세한 데이터 모델과 통계 방법을 사용해 대기와 내부 구성·구조를 결정하는 질량과 반경 뿐만 아니라 대기에 대한 기존 관측을 설명했다.

연구팀은 상당량의 수증기가 있는 대기에 수소가 풍부하다는 것을 확인했다. 그들은 또한 대기에 메탄과 암모니아와 같은 다른 화학물질들이 예상보다 낮다는 것을 발견했다.

연구팀은 이후 대기 특성을 행성 내부 모델의 경계 조건으로 사용했다. 그들은 행성의 질량과 반경뿐만 아니라 대기 특성을 설명할 수 있는 광범위한 모델을 탐구했다.

이는 연구팀이 수소층의 범위와 지표면에 있는 물의 온도와 압력을 포함해 내부에서 가능한 조건의 범위를 얻을 수 있게 했다.

[e-mail] 김만기 기자