[태양계 7대 불가사의] 소행성대(Asteroid belt)는 어떻게 생성되었을까
[태양계 7대 불가사의] 소행성대(Asteroid belt)는 어떻게 생성되었을까
1766년 천문학자인 티티우스(Johann Daniel Titius)는 태양계에서 알려진 행성의 위치에 어떤 패턴을 발견했습니다. 그는 숫자 시퀀스 0, 3, 6, 12, 24 (이전 숫자를 두 배로 하여 다음 숫자를 얻은 방식)에서 각각에 4를 더하고 10으로 나눈 값을 계산하면 태양으로부터 각 행성의 거리를 얻을 수 있습니다. 이 규칙은 Titius-Bode 법칙(후에 이 규칙을 세분화했던 Johann Elert Bode의 이름을 따서 명명했습니다)이라고 알려져 있습니다.
그러나 그 시기의 천문학자들을 괴롭혔던 한 가지가 있었습니다. 이 규칙은 수성, 금성, 지구, 화성, 목성 및 토성 행성에서는 잘 작동했지만 거기에 간격이 있었습니다. 수식에 따르면 화성과 목성의 궤도 사이에 행성이 있었음에 틀림없지만 그곳에 행성은 존재하지 않았습니다.
윌리엄 허셜은 1781년에 토성 외에 천왕성이라는 또 다른 행성을 발견했습니다. 천왕성의 태양 궤도는 Titius-Bode 법칙에 의해 예측된 것과 정확히 일치합니다. 이로 인해 천문학자들은 왜 화성과 목성 사이에 간격이 있는지 이해하기가 더 어려워졌습니다. 그들이 아직 발견하지 못한 행성이 있었던 걸까요? 1800년 헝가리의 천문학자인 Baron Franz Xaver von Zach는 "천상의 경찰"이라는 별명을 가진 United Astronomical Society를 설립하여 미발견 행성을 찾으려 했습니다. 허셜과 샤를 메시에를 포함한 24명의 과학자가 클럽에 가입했으며 각각 검색할 하늘의 일부분을 할당받았습니다.
그룹이 탐색을 시작한지 몇달 후, 클럽의 회원은 아니었던 한 사람이 잃어버린 행성에 대한 첫 단서를 발견했습니다. 1801년 1월 1일, 시칠리아 팔레르모대학교(University of Palermo)의 천문학과장인 주세페 피아치(Giuseppe Piazzi)는 행성이 있어야할 위치에서 별과 비슷한 물체를 발견했습니다. 그는 그것에 수확의 로마 여신 ‘세레스’의 이름을 붙였습니다.
그러나 세레스에는 문제가 있었습니다. 성능이 좋은 망원경으로 관찰을 해도 그것은 별처럼 보이지는 않았습니다. 다른 모든 행성들은 원반처럼 보여집니다. 1802년 3월, 하인리히 빌헬름 올버스(Heinrich Wilhelm Olbers)는 태양으로부터 같은 거리에 있는 다른 별과 비슷한 물체(나중에 Pallas라고 불렀음)를 발견했습니다. 이 물체들은 다른 행성만큼 크지 않았고 혜성과 같은 꼬리를 가지고 있지도 않았습니다. 허셜은 이 물체들을 "별과 비슷하다(star-like)"는 뜻을 가진 그리스어 asteroeides에서 따온 ‘소행성(asteroids)’이라는 새로운 카테고리에 넣어야 한다고 제안했습니다.
처음에는 허셜의 생각은 무시되었고, Ceres와 Pallas는 매우 작은 행성으로 간주되었습니다. 그러나 몇년이 지나면서 천문학자들은 이 지역에서 점점 더 작은 물체를 발견했지만 큰 행성은 없었습니다. 허셸의 용어는 점차 사용되었습니다.
이제 우리는 이 궤도에 큰 행성이 없다는 것을 알고 있습니다. 그러나 우리가 소행성이라고 부르는 많은 작은 물체들이 있습니다. 그 중 세레스가 가장 크며 직경 590마일(950km)의 구체입니다. 두 번째로 큰 베스타는 325마일(525km)입니다. Pallas와 Hygiea는 각각 388마일(544km)과 300마일(500km)의 크기로 그 뒤를 따르고 있습니다.
소행성대에 번호가 매겨진 소행성은 백만 개가 넘는 것으로 추정되지만, 이 4개의 가장 큰 소행성은 소행성대의 총질량의 절반을 차지합니다.
모든 소행성 중에서 세레스만이 가까운 구체를 끌어당길 수 있을 정도의 중력을 가지고 있습니다. 이런 이유 때문에 명왕성(Pluto), 하우메아(Haumea), 마케마케(Makemake), 에리스(Eris), 세드나(Sedna)와 함께 왜행성(난쟁이행성, dwarf planet)으로 간주됩니다. 그러나 이들 중 세레스만이 소행성대에 속해 있습니다. 나머지 왜행성은 태양계의 가장 먼 행성인 해왕성의 궤도 근처와 그 너머의 얼음이 많은 곳에 위치해 있습니다.
1백만 개 이상의 소행성이 있다고 추정되지만 소행성대의 공간은 너무 커서 무의식적으로 빈 공간으로 생각됩니다. 우주선이 소행성대를 통해 여행할 때 특정 소행성에 조준하지 않는다면 소행성과의 충돌을 두려워 할 필요는 없습니다.
소행성은 3가지 유형으로 나타납니다. 소행성의 대부분은 C형(Carbonaceous)인데, 이는 주로 원소 탄소로 만들어져 있는 것으로 보입니다. C형은 소행성의 약 75%를 차지합니다. 규산염이 풍부한 S형 소행성은 전체의 약 17%를 차지하고 나머지 10%는 금속이 풍부한 M형 소행성입니다.
Titius-Bode법칙에 의하면 행성이 있어야 할 자리에 대신 소행성이 존재하는 것일까요? 초기 이론은 한때 거기에 행성이 있었지만 다른 물체와의 충돌에 의해서 파괴되었다는 것입니다. 소행성은 그 행성의 파편들이라는 것입니다. 그러나 모든 소행성의 질량을 더하면 달의 4%에 불과합니다. 너무 작아서 행성이 될 수는 없는 크기입니다. 또한 소행성은 3가지 유형으로 나뉘어지기 때문에 하나의 행성에서 나온 것으로 설명하기는 어렵습니다.
그래서 과학자들은 또 다른 이론을 제시했는데 소행성이 행성으로 형성되지 못한 물체의 일부라고 주장했습니다.
왜 행성이 되지 못했을까요? 소행성대 다음에 오는 행성은 목성입니다. 그것은 태양계에서 가장 큰 행성이며 태양계에서 두 번째로 강한 중력을 가지고 있습니다(태양이 가장 강한 중력을 가집니다). 과학자들은 태양계 초창기에 목성의 중력이 행성을 형성하기 위해 서로 끌어당기는 소행성의 중력보다 앞서 작용했다고 생각합니다. 목성의 중력이 소행성을 소행성대 밖으로 밀거나 잡아당겼다고 생각합니다.
참고자료 : http://www.unmuseum.org/7wonders/abelt.htm