TRAPPIST-1 시스템, 지구와 유사한 대기 존재 가능성 제기

최근 연구에 따르면, 우리 은하수에 위치한 지구 크기의 암석 행성이 대기를 가지고 있을 가능성이 제기되었으며, 이는 이 행성이 액체 상태의 물을 지표에 가지고 있을 수 있음을 시사합니다.

지난 월요일, 천문학자들은 두 개의 별도 논문에서 TRAPPIST-1 시스템에 집중했습니다. 이 시스템은 단일 별을 공전하는 일곱 개의 암석 행성으로 구성되어 있습니다.

두 연구는 NASA의 제임스 웹 우주 망원경의 관측 결과를 기반으로 하며, 특히 TRAPPIST-1e라는 행성이 지구와 유사한 질소로 이루어진 대기를 가질 수 있다는 초기 결과를 제시하고 있습니다.

하지만 이러한 발견이 확정되기 위해서는 추가적인 연구가 필요합니다.

이 결과는 태양계 및 그 너머에서 외계 생명체 탐색을 지속하는 중요한 진전을 나타냅니다.

이번 주, NASA는 화성에서 수집된 암석 샘플에서 고대 미생물의 존재에 대한 증거를 발견했을 수도 있다고 발표했습니다.

현재의 화성은 주로 이산화탄소, 질소 및 아르곤으로 이루어진 얇은 대기를 가지고 있지만, 수십억 년 전에는 액체 물이 흐른 두꺼운 대기를 지니고 있었던 것으로 여겨집니다.

과학자들은 오랫동안 물이 생명체의 필수 요소라는 사실을 강조해 왔습니다.

행성이나 위성이 액체 상태의 물을 유지하기 위해서는 대기가 필요합니다.

이로 인해 외계 행성의 대기를 탐색하는 것은 천문학 분야에서 가장 흥미로운 연구 중 하나로 여겨집니다.

스코틀랜드 세인트 앤드류스 대학의 외계 행성 천문학자이자 두 연구의 공동 저자 Ryan MacDonald은 “궁극적으로 우리는 생명체에 의해만 생성되는 분자를 발견하는 단계에 도달하고 싶습니다”라며, “하지만 대기가 있어야 하므로, 먼저 대기를 가진 행성을 찾는 것이 중요합니다”라고 말했습니다.

TRAPPIST-1 시스템은 지구에서 약 40광년 떨어져 있으며, 2016년 발견 이후 여러 행성이 외계 생명을 지원할 수 있는 조건을 가질 수 있다는 점에서 널리 연구되어 왔습니다.

각 광년은 약 6조 마일에 해당합니다.

특히 TRAPPIST-1e는 이론적으로 ‘거주 가능 구역’에서 별을 공전하는 것으로 여겨집니다.

이 거리에서는 너무 가까워서 지독히 뜨겁지 않고, 너무 멀어도 얼어붙지 않을 수 있어서 액체 물이 표면에 존재할 가능성이 있습니다.

새 연구에서 천문학자들은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 TRAPPIST-1e의 네 번의 ‘횡단(transit)’을 관측했습니다.

횡단은 행성이 별 앞을 지나갈 때의 순간을 의미합니다.

망원경은 TRAPPIST-1e 주위의 대기를 직접적으로 관측하지는 못했지만, 행성이 흡수한 빛을 측정하여 주변에 무엇이 있는지를 파악했습니다.

프리즘처럼 빛은 스펙트럼에서 다양한 색으로 분리되며, 특정 색상이 차단되거나 필터링되는 방식은 특정 원자나 분자의 고유한 신호를 나타낼 수 있습니다.

예를 들어 어떤 색상이 흡수된다면, 이는 고농도의 이산화탄소를 시사할 수 있습니다.

다른 색상의 변화는 수소, 산소, 메탄 또는 질소의 존재와 같은 다양한 화학적 특성을 암시할 수 있습니다.

MacDonald은 “색상이 변하지 않는다면, 그 행성은 아마도 그냥 맨 바위일 것”이라고 언급했습니다.

“맨 바위는 빨간색 빛을 비추든 파란색 빛을 비추든 상관하지 않을 것입니다.

그것은 모든 것을 똑같이 차단할 것입니다.”

네 번의 횡단에서 연구자들은 TRAPPIST-1e 주변에 수소가 풍부한 대기의 증거를 발견하지 못했습니다.

또한 잠재적 대기가 이산화탄소로 지배적이지도 않다는 신호를 관측하지 못했습니다.

하지만 제임스 웹 망원경의 관측 결과는 이 행성의 대기가 질소가 풍부할 가능성을 암시합니다.

시카고 대학의 박사 후 연구원인 Caroline Piaulet-Ghorayeb는 “이는 흥미로운 단계이며, 약간 더 지구와 유사한 대기를 가진 행성의 가능성을 좁히는 데 도움이 됩니다”라고 밝혔습니다.

지구의 대기 역시 높은 농도의 질소 가스를 포함하고 있습니다.

토성의 위성인 타이탄(Titan) 또한 대부분 질소로 이루어진 대기를 가지고 있습니다.

NASA는 타이탄이 방대한 지하 바다를 가지고 있을 가능성이 높으며, 따라서 거주 가능할 수 있다고 밝혔습니다.

그러나 이 달의 메탄이 가득한 환경은 타이탄에 존재하는 생명체가 지구에서의 생명체와는 매우 다를 것임을 의미합니다.

Piaulet-Ghorayeb는 또한 지난달 저널 ‘The Astrophysical Journal’에 발표된 연구의 수석 저자였으며, 이 연구는 TRAPPIST-1 시스템의 또 다른 행성인 TRAPPIST-1d에 초점을 맞췄습니다.

TRAPPIST-1d는 별에서 세 번째로 가까운 행성으로 거주 가능 구역 내에 위치합니다.

이 연구에서는 지구의 대기에서 일반적으로 발견되는 물질, 즉 물, 이산화탄소, 메탄의 존재에 대한 증거를 발견하지 못했습니다.

이러한 천체를 연구하는 것은 상당한 도전에 직면해 있습니다.

TRAPPIST-1 별은 작지만 매우 활동적이어서 연구자들이 분석해야 할 배경 소음이 많습니다.

MacDonald과 그의 동료들은 제임스 웹 망원경의 데이터를 1년 넘게 분석하여 TRAPPIST-1e와 그 별에서 발생하는 화학 신호를 구별하고자 했습니다.

대기의 존재를 확인하기 위해 MacDonald과 그의 동료들은 앞으로 몇 년 동안 TRAPPIST-1e의 추가 15번의 횡단을 연구할 계획입니다.

그는 또한 TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g 및 TRAPPIST-1h 등 시스템에서 더 먼 세 개의 행성에 대해서도 연구를 진행할 예정이라고 언급했습니다.

이 연구는 과학자들이 외계 행성과 생명체 탐색에 관한 오랜 질문들에 점점 더 가까워지도록 도와줄 것입니다.

Piaulet-Ghorayeb는 “아직 우리는 태양계를 넘어 어떤 암석 행성에서도 대기를 확실히 발견하지 못했으며, 이는 온도 적합한 행성에서 대기를 연구하고 탐색하는 것을 매우 흥미롭게 만듭니다”라고 덧붙였습니다.

“하지만 해야 할 일이 많습니다.”

이미지 출처：nbcnews