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먼 옛날, 우주의 태동기,
셀 수 없이 많은 별들이 태어나고 스러져 가던 시간 속에서 하나의 거대한 분자 구름이 있었다.
이름 없는, 그저 떠도는 가스와 먼지의 집합체였던 ‘원시 성운’(태양계가 탄생하기 전, 거대한 가스와 먼지로 이루어진 구름)은 마치 잠든 거인처럼 광활한 우주 공간을 유유히 표류하고 있었다.
성운의 중심부는 미약한 중력의 씨앗을 품고 있었지만,
그 힘은 아직 자신의 존재를 주장하기에는 턱없이 부족했다.
수십만 년, 아니 어쩌면 수백만 년의 시간이 그렇게 흘러갔다.
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| “독수리 성운의 ‘창조의 기둥’” Hubble / STScI (크레딧: NASA/ESA/Hubble) 위키미디어 공용 |
어느 날, 성운의 평화를 뒤흔드는 거대한 충격파가 멀리서 날아왔다.
그것은 근처 성단의 거대별이 초신성으로 무너질 때 뿜어낸
충격파 혹은 볼프–레이에(Wolf–Rayet) 별의 강력한 항성풍이었다(가설).
방사선과 압력이 성운을 꿰뚫고 지나가자,
잠든 거인의 심장에 전기충격이 가해진 듯 성운 전체가 격렬히 요동치기 시작했다.
중심부의 중력 씨앗은 이 자극으로 급격히 강화되었고, 주변의 가스와 먼지를 미친 듯이 끌어모았다.
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| “허블이 촬영한 베일 성운의 얇은 충격파” NASA 공식 이미지(공공 영역) NASA |
이 과정에서 탄생한 것이 바로 ‘원시 태양’.
처음의 밝음은 핵융합 때문이 아니라 중력수축과 가스 유입으로 생긴 열에서 나왔다.
원시 태양은 T 타우리(이제막 탄생한 어린별) 단계를 거치며 점점 안정되어 갔고,
마침내 중심에서 수소핵융합이 점화되며 지금의 태양으로 자리를 잡게 된다.
한편 빠른 회전에 의한 원심력은 원시 태양 둘레에
납작한 원시 행성계 원반(가스·먼지의 얇은 원반)을 만들었다.
이 원반에서 새로운 이야기가 시작될 준비가 이미 끝나 있었다.
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| “ALMA가 잡은 HL 타우리 원반—갭과 고리가 보이는 ‘행성 탄생’ 스냅샷” ESO/ALMA (크레딧 명시 조건) 유럽 남부 천문대 |
이야기는 이 원반 속, 보이지 않는 곳에서 움직이는 두 존재를 중심으로 전개된다.
태양에 가장 가까운 곳에서 탄생한, 뜨겁고 재빠른 존재 ‘테라’(이후 지구가 될 존재의 의인화).
그리고 태양에서 멀리 떨어진 차가운 영역에서 태어난,
거대하고 둔탁한 존재 ‘게노’(이후 목성이 될 존재의 의인화).
서로 다른 온도와 물질 환경은 곧 서로 다른 운명을 쌓아 올렸다.
테라의 이야기.
태양에 가까운 영역은 ‘눈선(snow line)’ 안쪽이라 얼음 같은 휘발성 물질이 안정적으로 남기 어렵다.
그래서 가벼운 가스·얼음은 사라지고 암석·금속 같은 내화성 물질이 씨앗이 되었다.
수많은 미행성체가 부딪히고 합쳐지며 테라는 상처와 파편을 품고 자랐다.
충돌의 흔적은 훗날 지각판의 춤과 산맥의 기원을 암시하는 상처가 된다.
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| “항성에서 멀어지며 물·암모니아가 얼어붙는 구역 표시” ESO supernova.eso.org |
게노의 이야기.
차가운 바깥쪽은 얼음과 가스가 풍부했다.
게노는 암석 핵을 빠르게 키운 뒤,
아직 가스로 가득한 원시원반 안에서 수소·헬륨을 대량으로 포획해 거대하게 성장했다(가스거대행성 형성).
거대한 중력 소용돌이는 원반 전체에 파문을 만들었고,
그 영향은 소행성대와 바깥 행성들의 질서에도 깊은 흔적을 남긴다.
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| “충돌·융합하며 커지는 원시 행성” NASA/JPL-Caltech 이미지(공공 영역) jpl.nasa.gov |
가설과 논쟁 - 거대행성의 이동.
이 시기를 둘러싼 대표적 그림은 두 가지.
첫째, 그랜드 택(Grand Tack): 게노(목성)가 한때 더 안쪽(~화성 궤도 근처)까지 들어왔다가 토성과 공명하며 바깥으로 ‘U턴’했다는 시나리오(가설).
둘째, 니스(Nice) 모델: 훗날 외곽 거대행성들의 공명 재배열이 일어나 카이퍼대와 소행성대의 구성을 크게 바꾸었다는 시나리오(가설).
이 이동은 내측 행성의 재료를 깎고 나누며 오늘의 구성을 빚었을 가능성이 크다(논쟁).
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| “그랜드 택 가설—목성·토성의 왕복 이주가 안쪽 행성 형성에 미친 영향(도해)” SwRI 연구 페이지(도표 제공) + 개요 위키(배경설명) www2.boulder.swri.edu |
테라가 어느 정도 몸집을 키웠을 무렵, 운명적인 만남이 다가왔다.
테라와 비슷한 크기의 또 다른 원시 행성 ‘테이아’가 궤도를 가로질렀다.
두 존재는 파멸적인 속도로 충돌했다.
섬광과 충격파 속에서 테라와 테이아는 부서졌지만,
뜨거운 파편 대부분이 다시 합쳐져 더 크고 무거운 새로운 행성이 태어났다.
그것이 바로 지구의 시작이다.
남은 파편은 지구 주위를 돌며 서로 엉겨 붙었고,
그렇게 달이 만들어졌다(거대 충돌 가설, 시기는 대략 45억 년 전후로 논쟁).
지구의 계절은 기울어진 자전축에서 비롯되고,
달의 인력은 그 기울기를 장기적으로 안정화해 기후의 큰 요동을 줄여 준다.
또한 조석 마찰은 지구의 자전을 서서히 늦추고, 달은 해마다 조금씩 멀어지고 있다.
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| “지구–테이아 충돌과 달 형성(공식 일러스트)” NASA 공식 설명 페이지(공공 영역) NASA Science |
한편 게노는 완성에 이르며 주변을 ‘정리’했다.
정확히 말해 그의 중력은 소행성대를 쓸어 안정화했다기보다 공명으로 비우고 흔들어 오늘의 커크우드 갭 같은 공백과 패턴을 만들었다.
그 과정에서 일부 미행성체와 혜성은 내측으로 흩뿌려져 충돌을 일으키기도,
반대로 멀리 던져지기도 한다(‘방패’이자 ‘투석기’의 이중성).
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| “소행성대 반장—목성 공명으로 생긴 ‘커크우드 간극’ 히스토그램” Wikimedia Commons(원저작 NASA, PD) 또는 JPL 도표 페이지 위키미디어 공용 |
시간은 다시 수십억 년을 건너뛰었다.
원시 태양은 주계열성 태양으로 안정되었고, 테라는 생명체가 숨 쉬는 푸른 지구가 되었다.
게노는 거대한 위성들을 거느린 목성으로 태양계의 무게 중심을 잡았다.
수성, 금성, 화성, 토성, 천왕성, 해왕성 - 모두 한 덩이 성운에서 갈라져 나온 운명의 조각들이다.
그리고 우리 바깥엔 아직 ‘제9행성’ 가설 같은 미스터리가 손짓한다(가설).
명왕성은 2006년 국제천문연맹의 기준으로 왜행성이 되었고,
‘행성’의 정의는 한 번 더 토론장에서 다듬어졌다.
이들의 이야기는 끝없는 상상력을 부른다.
탄생은 우연이었을까, 아니면 물리 법칙이 써 내려간 필연의 대본이었을까.
외계 생명에 대한 열망, 태양계 가장자리의 수수께끼, 아직 풀리지 않은 수많은 질문들.
우리는, 먼 옛날 이름 없는 성운에서 시작된 이 거대한 드라마의 가장 최근 페이지를 쓰는 등장인물들이다.
그리고 이 이야기는 오늘도, 내일도, 계속된다.
이 글은 현대 행성 형성 이론을 바탕으로 한 서사적 재구성입니다.
본문 중 그랜드 택·니스 모델·달 형성 시기·제9행성 등은 가설/논쟁으로 표기했습니다.
핵심 개념(원시행성계 원반, 눈선, T 타우리 단계, 커크우드 갭, 조석 감속 등)은
교과서적 합의·검증된 리뷰를 따랐으며,
NASA/ESA/IAU 공개 자료와 주요 학술 리뷰를 기준으로 서술했습니다.
과학은 새 증거에 따라 갱신됩니다.
오류나 보완 제안은 주시면 신속히 정정하겠습니다.
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