약 124광년 떨어져 있는 이 외계 행성은 지구 반경의 2.6배, 지구 질량의 약 8배이다.
천문학자들이 가스층에서 물 분자를 감지한 거주 지역에서 지금까지 최초의 슈퍼지구다.
그것은 아래에 물이 있고 심지어 생명 친화적인 바다가 있다는 것을 의미할 수 있다.

슈퍼지구 K2-18b에는 바다가 있을까?
외계행성 근처에 생명에 필수요소인 물 존재 가능성

가스층에 주목하다.
슈퍼지구(Super Earth) K2-18b는 밀도가 높은 가스층 아래에 생생한 바다를 숨기고 있을 수있다. 지구 질량의 8배에도 불구하고, 이 외계 행성의 대기 매개 변수는 연구자들이 결정한 것처럼 액체 물의 존재를 배제하지 않는다. 이것이 확인되면 다른 슈퍼지구와 미니 해왕성도 삶의 조건을 충족시킬 수 있다.

▲ 슈퍼지구 K2-18b 근처는 얼마나 생명친화적일까? 흐르는 바다가 있을까? © Amanda Smith

액체 물은 생명을 창조하기 위한 중요한 전제 조건이다.
더 흥미로운 것은 외계 행성의 발견이며, 대부분은 물로 구성되어 있다.
지구의 반지름이 2-4배인 물세계는 지구와 같은 암석행성보다 은하수에서 더 일반적일 수 있다. 그러나 지금까지 이 세계의 바다들이 생명 친화적인지, 또는 슈퍼지구 GJ 1214b의 경우와 같이 밀도가 높은 가스층의 압력에 의해 "고압 얼음"으로 압축되었는지는 확실하지 않다.

K2-18b의 가스 층은 얼마나 두꺼울까?

지금까지 이 질문은 근처의 수퍼지구 K2-18b에 대한 답이 남아 있다.
약 124광년 떨어져 있는 이 외계 행성은 지구 반경의 2.6배, 지구 질량의 약 8배이다.
천문학자들이 가스층에서 물 분자를 감지한 거주 지역에서 지금까지 최초의 슈퍼지구다.
그것은 아래에 물이 있고 심지어 생명 친화적인 바다가 있다는 것을 의미할 수 있다.

다른 한편으로, K2-18b의 가스층은 너무 두껍기 때문에 엄청난 압력으로 액체 물을 사용할 수 없다. 케임브리지 대학 (University of Cambridge)의 첫 번째 저자 Nikku Madhusudhan은 “이 행성의 거주 가능성에 대한 전망을 평가하기 위해서는 내부 구조와 행성의 대기 조건을 아는 것이 중요하다. 이것은 액체 물이 대기 중에 존재할 수 있는지 알려준다."고 설명한다.

▲ 슈퍼지구 K2-18b는 거주 지역에서 적색 왜성을 선회하며 가스층에 물 분자를 가지고 있다. © ESA / Hubble, M. Kornmesser

물 세계가 가능하다
K2-18b의 밀도는 6.27mg/℃㎤ 로 암석행성과 해왕성과 같은 얼음 가스행성 사이의 경계 영역에 있다. 따라서 행성은 두꺼운 가스층이 있는 작은 고체 핵과 더 두꺼운 액체 바다가 있는 얇은 대기를 가질 수 있다. 이 슈퍼지구에서 최소한의 환경친화적인 액체 바다가 가능한지 판단하기 위해 연구원들은 이제 모델의 다양한 옵션을 테스트했다.

자신의 큰 질량에도 불구하고 이 외계 행성은 액체 바다를 가질 수 있다.
모델에 따르면, 이를 가능케 하는 가스층 두께와 핵 질량의 몇 가지 조합이 있다. 따라서 K2-18b는 가스층이 총 질량의 6%에서 10만 분의 1을 사이르 차지한다면 물 세계가 될것이다.

외계 생명체의 범위가 커지고 있다

따라서 슈퍼지구 K2-18b 가까운 곳에는 생명 친화적인 조건을 갖춘 액체 물 바다를 가질 수 있다. Madhusudhan과 그의 동료들은 “우리의 결과는 거주 가능한 조건에 대한 잠재력이 지구와 같은 암석 행성에만 국한되지는 않는다는 것을 보여준다. 외계 행성은 슈퍼지구와 미니 해왕성 사이에서 특히 흔하기 때문에 외계 생명체를 찾기 위한 스펙트럼을 넓힌다.

흥미로운 점은, K2-18b의 가스층은 스펙트럼 데이터에서 볼 수 있듯이 그러한 대기에서 예상되는 것보다 훨씬 적은 메탄과 암모니아를 함유하고 있다. 그러나 연구진은 “약 26℃의 수소가 풍부한 대기에서 화학 평형이 존재한다면 메탄과 암모니아가 주요 탄소 운반체가 되어야 한다”고 말했다. 무엇보다도 태양계의 가스와 얼음 행성이 여기에 해당한다.

슈퍼지구 K2-18b에서 가스층의 균형이 물리적 또는 생물학적 과정으로 깨트려질 지는 당분간은 의문이다.

참고 : The Astrophysical Journal Letters, 2020; doi: 10.3847/2041-8213/ab7229)
University of Cambridge

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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