맨위로가기

용암 행성

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

용암 행성은 항성에 매우 가깝게 공전하며 표면이 용암으로 덮인 암석 행성을 가리킨다. 궤도 이심률이 큰 행성의 경우 조석 가열, 항성 복사열, 행성 질량, 원시 행성의 내부열, 거대 충돌 등의 요인으로 인해 용암 행성이 형성될 수 있다. 이러한 행성은 지속적인 화산 활동과 용암 호수, 암석 비 등의 특징을 보일 수 있으며, 태양계에는 존재하지 않으나 COROT-7b, 케플러-10b, 케플러-78b 등이 유력한 후보로 거론된다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 행성의 종류 - 얼음 행성
    얼음 행성은 표면이 얼음으로 덮여 극저온 환경을 가지지만, 지열로 인해 지하에 액체 바다가 존재할 가능성이 있어 외계 생명체의 서식지가 될 수 있는 천체로, 태양계 내외에서 여러 위성, 엣지워스-카이퍼 대 천체 및 외계 행성 후보들이 발견되었다.
  • 행성의 종류 - 목성형 행성
    목성형 행성은 크고 무거우며 수소와 헬륨으로 이루어진 두꺼운 대기를 가진 행성으로, 태양계의 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 속하며, 내부는 유체 상태이고 많은 위성과 고리를 가지며, 혜성 침입을 막아 지구 생명체 진화에 영향을 주었을 것으로 추정된다.
  • 지구형 행성 - 금성
    금성은 지구와 유사한 크기와 질량을 가진 지구형 행성이지만, 짙은 이산화탄소 대기와 높은 표면 온도, 강력한 표면 압력, 그리고 활발한 화산 활동으로 특징지어지며, 지구의 미래를 이해하는 데 중요한 연구 대상이다.
  • 지구형 행성 - 얼음 행성
    얼음 행성은 표면이 얼음으로 덮여 극저온 환경을 가지지만, 지열로 인해 지하에 액체 바다가 존재할 가능성이 있어 외계 생명체의 서식지가 될 수 있는 천체로, 태양계 내외에서 여러 위성, 엣지워스-카이퍼 대 천체 및 외계 행성 후보들이 발견되었다.
용암 행성
행성 정보
유형외계 행성, 지구형 행성
특징표면이 용암으로 덮여 있음
관련 연구조석 가열 모델 연구
설명
개요용암 행성은 표면 전체가 용암으로 덮인 지구형 행성이다.
형성 조건항성 바로 가까이에서 생성되거나, 최근에 거대한 충돌을 겪었거나, 조석 가열을 겪었을 가능성이 있다.
조석 고정조석 고정된 행성의 경우, 항성을 향한 면은 용암으로 이루어진 바다를 가질 수 있다.
용암의 종류용암은 액체 상태이거나 부분적으로 액체 상태일 수 있다.
조석 가열 모델
연구조석 가열 모델에 대한 연구가 진행되었다.

2. 형성 요인

용암 행성이 만들어지는 데에는 여러 가지 요인이 작용한다. 가장 흔하게 생각되는 경우는 암석 행성이 자신의 어머니 항성에 매우 가까이 붙어 공전하는 경우이다. 만약 행성의 공전 궤도가 찌그러져 있다면, 항성의 강력한 중력이 행성 내부를 뒤틀어 마찰열을 발생시키는데, 이를 조석 가열이라고 한다. 이 열은 암석을 녹여 마그마를 만들고 화산 활동을 일으킨다. 태양계의 위성 이오가 목성의 기조력으로 인해 격렬한 화산 활동을 보이는 것이 대표적인 예이며, 이오보다 더 극심한 화산 활동을 보이는 외계 행성은 '슈퍼 이오'라고 불리기도 한다.[16][2][9]

조석 가열 외에도, 항성에서 나오는 막대한 복사열이 행성 표면을 직접 녹여 용암 바다를 만들 수 있다.[17][3][10] 또한, 행성 자체의 질량도 중요한 요인이다. 지구보다 무거운 행성은 더 활발한 판 구조론과 화산 활동을 보일 수 있으며, 특히 거대 지구는 형성 초기의 열을 오랫동안 간직하여 표면이 고체 지각으로 굳기 어려울 수 있다.[3][10]

행성이 형성된 지 얼마 되지 않은 원시 행성 시기에는 내부의 높은 열 때문에 활발한 화산 활동이 일어나 표면이 용암으로 덮이기도 한다.[2][9] 마지막으로, 거대한 충돌 사건 역시 행성을 일시적으로 용암 상태로 만들 수 있다. 과거 지구가 화성 크기의 천체와 충돌하여 달을 형성했을 때 잠시 용암 행성이었던 것이 그 예이다.[2][9]

2020년 연구에 따르면 용암 행성의 기하 알베도는 약 0.1 정도로 낮으며, 표면의 용암이 식으면서 급랭된 유리를 형성할 수 있다.[4][11]

2. 1. 조석 가열

용암 행성 중 상당수는 자신의 어머니 항성 주위를 매우 가까운 거리에서 공전하는 암석 행성일 것으로 생각된다. 만약 행성의 공전 궤도가 원형이 아닌 타원형으로 찌그러져 있다면(즉, 궤도 이심률이 크다면), 가까운 거리에 있는 항성의 강력한 중력이 행성을 주기적으로 잡아당겨 내부를 뒤틀리게 만든다. 이 과정에서 발생하는 마찰은 행성 내부에 열을 발생시키는데, 이를 조석 가열이라고 한다.

이렇게 발생한 조석열은 행성 내부의 암석을 녹여 마그마를 형성할 수 있다. 이 마그마는 화산 활동을 통해 행성 표면으로 분출되어 용암류를 형성하게 된다. 이러한 현상은 태양계의 위성인 이오의 사례와 유사하다. 이오는 모행성인 목성에 매우 가까이 붙어 돌기 때문에 강력한 기조력의 영향을 받아 내부가 뜨겁게 달궈진다. 그 결과 이오는 태양계에서 지질학적으로 가장 활발한 천체가 되었으며, 표면에는 수백 개의 화산과 그곳에서 흘러나온 광범위한 황 기반의 용암 지형이 펼쳐져 있다.

어머니 항성에 이오보다 훨씬 더 가깝게 공전하는 용암 행성의 경우, 이오보다 훨씬 격렬한 화산 활동을 보일 것으로 예측된다. 일부 천문학자들은 이러한 극단적인 화산 활동을 보이는 외계 행성을 '''슈퍼 이오'''(Super-Io)라는 용어로 지칭하기도 한다.[16] 이러한 슈퍼 이오들은 지속적인 화산 분출로 인해 표면에 막대한 양의 황이 쌓여 있는 등, 여러 면에서 이오와 유사한 특징을 가질 것으로 예상된다.[17]

2. 2. 항성 복사열

조석 가열 외에도 용암 행성을 만드는 다른 요인이 있다. 항성에 매우 가까이 있는 행성은 항성으로부터 나오는 강렬한 복사열(항성 복사) 때문에 표면 지각이 직접 녹아 용암으로 변할 수 있다.[17][3][10] 특히 조석 고정된 행성이라면, 항성을 향한 면은 거대한 용암 바다로 덮이고, 반대편 밤 지역에는 용암 호수가 형성되거나 낮 지역에서 증발한 암석 물질이 식어 용암 비가 내릴 수도 있다.

2. 3. 행성 질량

행성의 질량 역시 용암 행성 형성에 영향을 미치는 요인 중 하나이다. 암석 행성 표면에서 일어나는 판 구조론의 활발함은 행성의 질량과 연관이 있으며, 지구보다 질량이 큰 행성은 더 활발한 판 구조론과 화산 활동을 보일 것으로 예상된다.[3][10] 이는 질량이 클수록 행성 내부에 더 많은 열 에너지를 가지게 되기 때문이다.

특히 거대 지구와 같이 질량이 매우 큰 행성의 경우, 행성이 처음 만들어질 때 발생한 막대한 양의 내부 열을 오랫동안 간직할 수 있다. 이 때문에 고체 상태의 단단한 지각이 형성되기 어려워 표면 전체가 녹아있는 상태, 즉 용암 바다로 덮여 있을 가능성이 제기된다.[3][10] 따라서 행성의 질량이 클수록 자체적인 내부 열만으로도 용암 행성이 될 조건을 갖추기 쉬워진다.

2. 4. 원시 행성

원시 행성은 형성된 지 얼마 되지 않아 내부에 막대한 열을 가지고 있다. 이 내부열 때문에 화산 활동이 매우 활발하게 일어나 표면이 용암으로 뒤덮일 수 있다. 이는 행성이 어머니 별과 가깝지 않거나 질량이 크지 않더라도 발생할 수 있는 현상이다.[2][9]

또한, 거대한 충돌 사건 역시 행성을 용암 상태로 만들 수 있다. 대표적인 예로, 과거 지구는 화성 크기의 천체와 충돌한 후 일시적으로 표면 전체가 용암 바다로 뒤덮인 용암 행성이었다. 이 거대 충돌의 결과로 달이 형성되었다고 여겨진다.[2][9]

2. 5. 거대 충돌

용암 행성은 행성 형성 과정에서 발생하는 거대한 충돌 사건으로 인해 만들어지기도 한다. 대표적인 예로, 과거 지구는 화성 정도 크기의 가설상의 천체인 테이아와 충돌한 후 일시적으로 표면 전체가 녹아 용암 바다를 이룬 용암 행성 상태였던 것으로 추정된다. 이 거대 충돌의 결과로 현재의 달이 형성되었다고 여겨진다.

과학자들의 시뮬레이션 연구에 따르면, 운석과 같은 거대한 천체가 행성과 충돌할 경우, 충격으로 인해 행성의 지각 일부가 파괴되고 내부의 암석 물질이 기화되어 빠져나올 수 있다. 이렇게 분출된 암석 기체는 행성 전체를 뒤덮게 되며, 시간이 지나면서 점차 식어 액체 상태의 용암으로 변해 행성 표면을 덮게 된다. 이러한 과정을 통해 거대 충돌은 행성을 일시적으로 용암 행성으로 만들기도 한다.

3. 특징

용암 행성은 주로 모항성 궤도를 극도로 가깝게 공전할 것으로 여겨진다. 궤도 이심률이 큰 행성의 경우, 가까운 별의 중력은 행성을 주기적으로 변형시키는데, 이때 발생하는 마찰이 내부 가열을 일으킨다. 이러한 조석 가열은 암석을 녹여 마그마로 만들고, 이는 화산을 통해 분출될 수 있다. 이는 태양계의 위성 중 하나로 목성 가까이 공전하는 이오와 유사하다. 이오는 태양계에서 지질학적으로 가장 활발한 천체로, 수백 개의 화산 중심과 광범위한 용암류를 가지고 있다. 모항성에 매우 가깝게 공전하는 용암 행성은 이오보다 훨씬 더 많은 화산 활동을 보일 수 있으며, 일부 천문학자들은 이를 "슈퍼 이오"(Super-Io)라고 부른다.[2] 이러한 슈퍼 이오 외계 행성은 지속적인 화산 활동으로 표면에 황이 대량으로 집중되어 이오와 비슷할 수 있다.[3]

그러나 조석 가열만이 용암 행성을 만드는 유일한 원인은 아니다. 모항성 가까이 공전하며 받는 강렬한 항성 복사는 표면의 지각을 직접 녹여 용암으로 만들 수 있다. 만약 행성이 조석 고정되어 한쪽 면만 계속 별을 향한다면, 별을 향한 면 전체가 용암 바다로 덮일 수 있다. 반면 밤이 계속되는 반대쪽 면에는 용암 호수가 존재하거나, 낮 쪽에서 증발한 암석 성분이 응축되어 용암 비가 내릴 수도 있다.

행성의 질량도 중요한 요인이다. 지구형 행성에서 판 구조론의 발생은 행성 질량과 관련이 있는데, 지구보다 질량이 큰 행성은 판 구조론을 나타내어 더 격렬한 화산 활동을 보일 것으로 예상된다. 또한, 거대 지구는 형성 과정에서 생긴 내부 열을 너무 많이 간직하고 있어 고체 지각을 형성하지 못할 수도 있다.

원시 행성은 형성 직후 대량의 내부 가열로 인해 격렬한 화산 활동을 보이는 경향이 있다. 이는 모항성에서 멀리 떨어진 비교적 작은 행성에서도 나타날 수 있다. 용암 행성은 거대한 충돌로 인해 생겨날 수도 있다. 예를 들어, 지구는 약 45억 년 전 화성 크기의 천체와 충돌하여 달을 형성한 후 잠시 용암 행성 상태였다.

2020년에 발표된 사전 출판 연구에 따르면, 용암 행성은 기하학적 알베도가 약 0.1 정도로 낮으며, 표면의 녹은 용암이 빠르게 식어 굳으면서 급랭 유리를 형성할 수 있다.[4]

4. 후보

태양계에는 용암 행성으로 분류할 만한 천체가 없기 때문에, 용암 행성의 존재 자체는 아직 이론적인 개념이다.[18] 하지만 태양계 밖의 외계 행성 중에서는 작은 질량과 크기, 그리고 중심별에 매우 가까운 궤도 등의 특징을 가진 천체들이 용암 행성일 가능성이 제기된다.[21] 대표적인 후보로는 CoRoT-7b,[18][5][12] 케플러-10b,[19][6][13] 센타우루스자리 알파 Bb,[20] 케플러-78b[21][7][14] 등이 거론된다. 다만, 이들이 실제로 용암 행성인지 여부는 아직 완전히 입증되지 않았다.

용암 행성 후보인 케플러-78b의 상상도

참조

[1] 논문 Tidally Heated Terrestrial Exoplanets: Viscoelastic Response Models 2009-12-20
[2] 논문 CoRoT-7b: SUPER-EARTH OR SUPER-Io? 2010-02-01
[3] 웹사이트 An investigation of extensive tidally heated super-earths (super-ios) using a sulfur solubility model of Gliese 876 d http://www.hou.usra.[...] 45th Lunar and Planetary Science Conference 2014-03
[4] 논문 Low-albedo Surfaces of Lava Worlds 2020-08-04
[5] 웹사이트 Hellish Exoplanet Rains Hot Pebbles, Has Lava Oceans http://news.national[...] National Geographic 2009-10-06
[6] 웹사이트 Kepler-10b: world of lava oceans http://www.armaghpla[...] 2013-07-14
[7] 웹사이트 On Strange Lava Planet and Iron World, 'Years' Take Only Hours https://www.space.co[...] 2013-08-20
[8] 논문 Tidally Heated Terrestrial Exoplanets: Viscoelastic Response Models 2009-12-20
[9] 논문 CoRoT-7b: SUPER-EARTH OR SUPER-Io? 2010-02-01
[10] 웹사이트 An investigation of extensive tidally heated super-earths (super-ios) using a sulfur solubility model of Gliese 876 d http://www.hou.usra.[...] 45th Lunar and Planetary Science Conference 2015-02-06
[11] 논문 Low-albedo Surfaces of Lava Worlds 2020-08-04
[12] 웹사이트 Hellish Exoplanet Rains Hot Pebbles, Has Lava Oceans http://news.national[...] National Geographic 2013-07-14
[13] 웹사이트 Kepler-10b: world of lava oceans http://www.armaghpla[...] 2013-07-14
[14] 웹사이트 On Strange Lava Planet and Iron World, 'Years' Take Only Hours https://www.space.co[...] 2013-08-20
[15] 논문 Tidally Heated Terrestrial Exoplanets: Viscoelastic Response Models 2009-12-10
[16] 논문 CoRoT-7 b: Super-Earth or Super-Io? 2009-12-07
[17] 웹인용 An investigation of extensive tidally heated super-earths (super-ios) using a sulfur solubility model of Gliese 876 d http://www.hou.usra.[...] 45th Lunar and Planetary Science Conference 2014-03
[18] 웹인용 Hellish Exoplanet Rains Hot Pebbles, Has Lava Oceans http://news.national[...] National Geographic 2009-10-06
[19] 웹인용 Kepler-10b: world of lava oceans http://www.armaghpla[...] 2015-12-13
[20] 웹인용 New Planet Is Closest Yet: Earth-Size Lava World a Space "Landmark" http://news.national[...] National Geographic 2012-10-17
[21] 웹인용 The newly discovered lava-filled planet where years are just 8.5 HOURS long http://www.dailymail[...] Mail Online 2013-08-20


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com