오픽 오르트 구름형성과 후기 대폭격

오픽 오르트 구름 형성

행성이 만들어지기 시작하고 1천만 년 후 행성 배아가 자라난 태반이었던 가스와 먼지로 된 성운 원반은 이미 사라졌다. 이미 만 들어진 거대 행성들은 행성이 만들어지는 과정에서 사용되지 않았던 물질의 잔재로 이뤄진 원반 안에서 진화한다. 주로 적외선 대에서 관측한 결과 천체물리학자들은 몇 개의 어린 별 주변에서 이른바 행성 형성 이후 원반 찾아낸다. 태양을 둘러싼 행성 형성 사후 원반에는 먼 지 알갱이는 있으나 가스는 거의 없다. 이 원반에는 수많은 미행성(행성 이 만들어질 때 강착을 통해 커지지 못한 작은 천제들)도 있는데 이 미행성들은 태양으로부터 40 AU 떨어진 곳까지 존재한다고 한다.

거대 행성과의 중력 상호작용을 통해 이 무수한 미행성들은 외계로 내던져지는데 이것들의 궤도는 때로 아주 길어져서 아득히 먼 태양 계 변방에 자리 잡게 된다. 이때 태양과 동시에 만들어진 별들은 모두 하나의 성단을 이루어 아직 흩어지지 않은 상태이다. 그 결과 태양계의 별 밀도는 여전히 매우 높아서 1세제곱 광년당 1개 이상의 별이 존재한다. 그리고 결국 이 별들은 하나씩 태양계의 거대한 외곽을 스쳐 간다고 한다. 이 별들의 중력 간섭으로, 태양계 변방에 내던져졌던 미행성들은 태양 주위를 도는 원 궤도에 있게 되고 마침내 작은 천체들의 거대 집합소를 이루는데 이것이 오늘날의 '오픽-오르트구름'이라고 한다.

 

에스토니아의 천체물리학자 에른스트 오픽(Ernst Opik)과 네덜란드학자 안 오르트는 사실 독립적으로(오픽은 1932년, 오르트는 1950 년 가설을 세우는데 그 내용은 장주기 혜성의 발원지가 명왕성 궤도 너머에 있는 혜성 구름이라는 것이라 한다. 오늘날 확인된 바에 따르면 오픽-오르트 구름은 1조 개 이상의 천체가 모여 있는 진정한 혜성의 보 고이다. 태양에 거의 속박되지 않은 이 작은 천체들은 외부의 힘에 좌우되는데 이 힘에 이끌려 내태양계로 들어와 그곳에서 혜성의 핵을 만 든다. 오픽-오르트 구름의 작은 천체들은 온갖 종류의 고체 상태 휘발 성 물질 즉 얼음으로 이뤄져 있다. 총 질량이 지구질량의 몇 배쯤 되는 오픽-오르트 구름은 거대 구조물로 내부는 원반 모양이며 태양으로부터 1,000 AU가 넘는 지점에서 시작되고 외부는 구형을 띠며 태양계로부터 20만 AU 떨어진 곳에서 끝이 난다고 한다.

 

 

후기 대폭격

오늘날 많은 행성학자에 따르면 4개의 지구형 행성과 달이 만들어진 지 수억 년 후 이것들과 작은 천체들의 충돌 비율이 다시금 터무니없이 높아진 시기가 있었다고 한다. 행성이 만들어지는 과정이 라는 것은 행성들이 이미 초기에 더 작은 크기의 천체들과 충돌했다는 뜻이라 한다. 그런데 1970년대 초 지난 3개의 아폴로 임무의 우주비행사들 은 무거운 천체와의 충돌로 생긴 3개의 커다란 분지, 즉 비의 바다, 감로주의 바다, 평온의 바다 근처에서 달 표본을 수집한다. 지구로 가 져온 암석의 연대를 측정해보면 충격이 있었던 시기는 약 40억 년 전으로 행성 형성이 초반을 지나고 새로운 폭격 시기에 들어선 때였다.

니스(Nice) 모형(태양계의 진화를 설명하기 위해 프랑스 니스에 있는 코트 다쥐르 천문대에서 개발한 시나리오)이 이 후기 대폭격을 설명한다고 한다. 이 모형에 의하면 4개 거대 행성은 만들어질 때 서로 더 가까이 있었 다. 이때 태양으로부터 가장 멀리 떨어져 있던 천왕성은 미행성이 많던 원반의 안쪽 가장자리 근처에서 진화한다고 한다. 이 원반 안쪽 가장자리에 있는 작은 천체들과의 중립 상호자용을 통해 4개 거대 행성은 바깥 쪽으로 점차 이동해 토성, 해양성, 천양성이 되고 가장 온건하게 움직인 행성은 안쪽에 자리 잡아 목성이 된다. 몇억 년 후 태양에 대한 목 성의 공전 주기는 토성 공전 주기의 절반이 된다고 한다.

 

태양계가 형성된 지 5억 년 후 태양계에서 가장 무거운 두 행정이 공명현상을 일으키면서 격렬하고 깊은 흔돈이 시작되었다. 목성에 의해 최종 궤도에서 밀려난 토성은 해왕성, 천왕성과 중력 상호작용을 한다고 알려졌다.

그러면 이 두 행성은 이전보다 훨씬 긴 궤도 위로 던져진다. 그리고 미행성들의 원반으로 뛰어들어 이 원반에 있는 수천 개의 천체들을 최 초 궤도 밖으로 던져버린다. 이 작은 천체 대부분은 태양계 밖으로 쫓겨난다. 그러나 그중 일부가 태양계 안쪽으로 방향을 바꾼 까닭에 지 구형 행성 넷과 달에 갑자기 과도한 충격이 발생하는데 이것을 후기 대폭격이라 한다. 대기가 없는 행성형 천체인 수성과 달에서는 여전히 커다란 충돌분지 형태로 후기 대폭격의 흔적이 발견된다. 이 대폭격으로 인해 지구의 물 보유량은 증가하고 그 물속에 아마도 생물 발생 이전의 물질이 담겨 있었을 것이라고 한다.