연구는 새로운 행성 형성을 제안합니다: 대부분의 해왕성에는 지구와 같은 핵이나 맨틀이 없습니다

Asphysical Journal에 제출된 최근 연구는 암석 행성의 내부 구조에 대한 전통적인 개념에 도전합니다. 이번 연구는 독특한 금속 핵과 규산염 맨틀을 지닌 지구가 보편적인 표준 모델이 아닐 수도 있음을 시사합니다. 이 새로운 관점은 은하계의 대부분의 암석 세계가 근본적으로 다른 구성을 가질 수 있음을 지적합니다.

이 이론은 현재의 패러다임을 뒤집어 광활한 행성 우주에서 지구를 예외로 위치시킵니다. 지금까지 확인된 외계 행성의 가장 일반적인 범주인 하위 해왕성(sub-Neptunes)으로 알려진 행성은 별도의 내부 층을 갖지 않습니다. 대신 내부는 극한의 압력과 온도 조건에서 중앙까지 확장되는 단일 균질 유체로 채워질 것입니다.

Sub-Neptunes는 층 대신 균일한 유체를 갖게 됩니다.

지구보다 크지만 해왕성보다 작은 하위 해왕성의 내부 구조는 고전 모델이 예측한 것과 완전히 다를 것입니다. arXiv에서 볼 수 있는 과학 기사는 4,000도 켈빈 이상의 매우 높은 압력과 온도로 인해 철, 규산염 및 수소가 강렬하게 혼합된다고 설명합니다. 이러한 구성 요소는 더 이상 별도의 단계로 존재하지 않습니다.

별개의 핵과 맨틀층 대신에 이 행성에는 독특한 유체가 있을 것입니다. 이 난류 유체는 천체 내부 전체로 확장됩니다. 밀도가 높은 물질과 가벼운 물질 사이의 명확한 구분이 없다는 것은 과학자들이 행성 지질학을 이해하는 방식의 근본적인 변화를 나타냅니다.

이러한 극한 조건에서 원소를 혼합하면 재료의 물리적 특성이 급격하게 변하는 환경이 조성됩니다. 수소, 용융 규산염 및 철은 완전히 혼합됩니다. 이 균질한 상태는 지구와 같은 행성의 층화된 구조와 뚜렷한 대조를 이룹니다.

지구: 우주의 예외가 되는 모델

지구는 복잡한 층 구조를 가지고 있는 것이 특징입니다. 그것은 금속 핵, 규산염 맨틀 및 표면을 덮고 있는 대기를 가지고 있습니다. 이러한 배열은 오랫동안 행성 형성을 이해하는 기초가 되었습니다.

그러나 새로운 연구에서는 이러한 형성이 은하수에서는 비정형적이라고 제안합니다. 하위 해왕성은 발견된 가장 풍부한 유형의 행성을 나타냅니다. 이들 세계가 동일한 내부 구조를 공유하지 않는다는 제안은 천체 물리학과 지구 너머의 생명체 탐색에 깊은 의미를 갖습니다. 이러한 구조적 다양성을 포함하려면 암석 행성의 정의를 수정해야 합니다.

모델이 검증되면 내부가 잘 분할된 지구는 진정한 변칙존재가 될 것입니다. 이것은 행성이 어떻게 형성되고 진화하는지에 대한 관점을 변화시킵니다. 내부 구성을 이해하는 것은 자기장의 존재, 지질 활동 및 결과적으로 거주 가능성을 결정하는 데 중요합니다.

고전적인 행성 형성의 패러다임 반전

행성 형성에 관한 고전 이론에서는 행성이 응축되는 동안 가장 밀도가 높은 물질인 철이 가라앉는다고 가정합니다. 이 과정을 통해 중앙에 금속 코어가 형성됩니다. 동시에, 가벼운 물질인 규산염이 떠다니며 맨틀을 구성합니다.

지구상에서는 이러한 분화가 효율적으로 발생하여 잘 알려진 층상 구성이 탄생했습니다. 그러나 이번 연구는 해왕성 내부의 조건이 이러한 중력 분리를 방해한다는 것을 보여줍니다. 높은 온도와 압력으로 인해 요소가 혼합됩니다.

• 단일 유체 구성요소:

* 철
*융합 규산염
* 수소

극한 조건에서 이러한 완전한 혼화성은 별도의 핵과 맨틀이 형성되는 것을 방지합니다. 대신, 재료는 단일 유체 단계로 결합된 상태로 유지됩니다. 이 현상은 광범위한 외계 행성에 걸쳐 행성의 분화를 지배하는 물리화학적 과정에 대한 이해를 다시 작성합니다.

과학에 대한 동질적 구조의 의미

대부분의 외계행성이 균일한 내부를 가질 가능성은 과학적으로 막대한 영향을 미칩니다. 첫째, 이는 행성 형성과 진화 모델에 영향을 미칩니다. 과학자들은 특히 태양계 외부 세계의 경우 대량 축적과 내부 분화를 위한 새로운 경로를 고려해야 합니다.

또한 외계 행성의 특성화에는 수정이 필요할 수 있습니다. 내부 구성에 대한 지구 모델에 의존하는 탐지 및 분석 방법은 해왕성 이하에서는 부정확할 수 있습니다. 예를 들어 대기와 자기장을 이해하는 것은 본질적으로 내부 구조와 연결되어 있습니다.

거주 가능한 세계를 찾기 위한 과제

새로운 이론은 또한 거주 가능한 세계를 찾는 데 중요한 과제를 제시합니다. 지구상에 뚜렷한 핵과 맨틀이 존재한다는 것은 판 구조론과 지구 자기장 생성과 같은 과정의 기본입니다. 이러한 요소는 안정적인 대기를 유지하고 유해한 태양 복사로부터 보호하는 데 필수적인 것으로 간주됩니다.

만약 하위 해왕성에 그러한 구조가 없다면, 이들 행성의 거주 가능성은 이전에 상상했던 것과 크게 다를 수 있습니다. 보호 자기장이나 내부 지질 순환이 없으면 표면 상태가 심오하게 바뀔 것입니다. 이로 인해 연구자들은 생명이 존재할 가능성이 있는 외계 행성을 검색하기 위한 기준을 재평가하게 될 것입니다.

해당 연구는 현재 arXiv에서 이용 가능하며 검토를 위해 제출되었습니다. 그것의 검증은 외계 행성학의 과정을 재정의할 수 있습니다. 과학계는 다음 단계를 간절히 기다리고 있습니다. 이러한 발견의 확인은 우주에서 지구의 위치에 대한 우리의 견해를 근본적으로 바꿀 수 있습니다.