태양계의 행성들은 바다로 덮인 지구의 표면부터 거대한 목성의 소용돌이치는 폭풍과 해왕성의 신비로운 푸른빛에 이르기까지 놀라울 정도로 다양합니다. 어떤 행성은 다른 행성보다 더 비슷하며 공통된 구조를 공유합니다. 행성의 구성 요소를 살펴보면 크게 세 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다. 오늘은 세가지 그룹의 행성들을 살펴보며 행성은 무엇으로 이루어져 있는지 알아보겠습니다.
지상 행성
태양계의 지상 행성은 수성, 금성, 지구, 화성입니다. '지상'이라는 단어는 지구를 뜻하는 라틴어 '테라'에서 유래했습니다. 육상 행성은 주로 암석으로 이루어져 있으며 표면이 단단합니다. 행성의 주요 층은 핵, 맨틀, 지각, 대기입니다.
태양계의 육상 행성은 대부분 철로 만들어진 핵을 가지고 있으며, 종종 니켈과 황이 혼합되어 있습니다. 지구는 자기장을 생성하는 용융된 외핵을 가지고 있습니다. 한때 지구와 훨씬 더 비슷했던 화성은 30~40억 년 전에 핵이 굳어지면서 내부 자기장이 사라졌습니다.
지각과 핵 사이에는 철과 마그네슘이 포함된 규산염 광물로 이루어진 맨틀이 있습니다. 맨틀은 경우에 따라 점성이 있어 지각 아래로 흐르며 지각과 화산 활동을 일으킵니다. 지구 행성들은 오늘날 이러한 활동이 얼마나 계속되고 있는지에 따라 차이가 있습니다. 지구는 오늘날에도 여전히 지진과 화산 폭발이 일어나고 있지만 금성, 화성, 수성은 덜 활발합니다.
육상 행성의 가장 바깥층은 현무암과 화강암과 같은 가벼운 규산염으로 이루어진 단단한 지각입니다. 지구에서는 지각이 수중 또는 토양, 모래 또는 기타 느슨한 물질 아래에 있을 수 있습니다. 다른 육상 행성에서는 이 느슨한 외부 물질을 레골리스라고 부릅니다.
훨씬 더 얇은 외기권만 있는 수성을 제외한 모든 지구 행성은 적어도 어느 정도의 대기를 가지고 있습니다. 화성의 대기는 매우 얇고 대부분 이산화탄소로 이루어져 있습니다. 지구의 대기는 질소와 산소가 풍부하여 생명체가 번성하는 데 도움이 됩니다. 금성의 두꺼운 이산화탄소 대기는 행성의 온실 효과와 뜨거운 기온의 원인이 됩니다.
가스 거인
목성과 토성은 태양계의 가스 거성입니다. 둘 다 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있으며 소량의 다른 기체와 얼음이 있습니다. 두 행성의 주요 층은 핵, 깊은 대기, 외대기로 이루어져 있습니다.
목성과 토성 모두 금속 수소 층으로 둘러싸인 작은 암석과 금속성 핵이 있으며, 암석 물질과 혼합되어 있을 수 있다고 생각됩니다. NASA의 주노 우주선은 현재 목성 궤도를 돌며 목성 내부에서 어떤 일이 일어나고 있는지 파악하기 위해 노력하고 있습니다. 주노는 목성의 핵을 직접 관측할 수는 없지만, 과학자들에게 목성의 핵이 이전에 생각했던 것보다 더 크고 “더 흐릿하다”는 증거를 제공했습니다. 연구자들은 현재 목성의 중심이 단단하고 조밀하지 않고 희석된 핵을 가지고 있다는 가설을 세우고 있습니다.
목성의 중심부를 둘러싸고 있는 가스 거성은 주로 수소와 헬륨으로 이루어진 대기층을 가지고 있습니다. 이 깊은 대기층은 그 위에 가스가 너무 많기 때문에 압력과 온도가 너무 높아 수소가 금속성 및 전기 전도성을 띠게 됩니다.
목성과 토성의 눈에 보이는 외층은 암모니아, 메탄, 수증기 및 구름과 폭풍 시스템을 형성하는 기타 화합물과 함께 수소와 헬륨으로 이루어져 있습니다.
얼음 거인
천왕성과 해왕성은 얼음 거인으로 알려져 있습니다. 이 이름은 두 행성이 대부분 물, 암모니아, 메탄과 같은 얼음을 형성하는 물질로 이루어져 있다는 사실에서 유래했습니다. 얼음 거인은 가스 거인이나 지구 행성만큼 광범위하게 연구되지는 않았지만, 우리는 그들의 핵, 맨틀, 대기가 무엇으로 구성되어 있는지에 대해 어느 정도 알고 있습니다.
얼음 거성은 가스 거성과 비슷한 암석과 금속으로 이루어진 핵을 가지고 있을 가능성이 높습니다. 그 너머에는 물, 암모니아, 메탄의 바다가 있으며, 강한 압력에 의해 반고체 상태로 압착되어 있습니다. 얼음처럼 뜨거운 바다를 흐르는 전류가 얼음 거인들의 자기장에 동력을 공급하는 역할을 할 수 있습니다.
목성과 토성과 마찬가지로 얼음 거인의 대기는 대부분 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며, 여기에 물과 암모니아, 그리고 붉은 빛을 흡수하는 메탄이 더해져 짙푸른 색을 띠게 됩니다. 얼음 거성의 유일한 실제 얼음은 상층 대기의 구름에서 발견됩니다.
외계 행성
태양계 밖의 행성은 구성에 있어 우리 태양계 행성과 동일한 일반적인 그룹을 따를 수 있습니다. 외계 행성 조사에서는 지구 행성과 유사한 암석 세계와 우리가 알고 있는 가스 거성 및 얼음 거성(때로는 이국적인 위치에 있기도 하지만)이 발견되었습니다. 또한 표면이 온통 물로 덮여 있는 외계 행성도 발견되어 완전히 새로운 행성 구성의 범주에 속할 수 있습니다.
태양계와 그 너머의 세계에 대해 더 많이 발견할수록 우주의 메커니즘을 더 잘 이해할 수 있습니다. 그리고 다른 항성계에서 행성을 찾다 보면 언젠가는 우리가 한 번밖에 보지 못한 생명체라는 특징을 가진 행성을 발견할 수도 있습니다.