[대한민국청소년의회 뉴스 / 박소현 인턴 기자] 태양계 제일 끝에 있는 두 행성인 천왕성과 해왕성은 비슷한 생김새를 가져 쌍둥이 행성으로 자주 비유되고는 한다.
천왕성은 대략 지구 질량의 15배, 해왕성은 약 17배에 달하며 그 크기도 언뜻 보기에 흡사하다. 대기가 수소, 헬륨, 메탄 등으로 이루어진 것도 같지만, 색깔은 천왕성이 옅은 파란색, 해왕성이 짙은 파란색으로 확연한 차이를 보인다. 두 행성의 색깔에 차이가 있는 이유가 최근 연구에서 밝혀졌다.
천왕성과 해왕성의 색깔이 다르게 보이는 이유는 대기 연무층의 두께 차이 때문인 것으로 알려졌다. 영국 옥스퍼드대 행성물리학 교수 패트릭 어윈 박사를 필두로 한 연구팀은 최근 연구 결과를 지구물리학 연구 저널:행성(Journal of Geophysical Research: Planets)에 발표하여 두 행성 간의 색깔 차이에 관해 설명했다.
과거 과학자들은 해왕성이 짙푸른 색을 띠는 이유를 적색광을 흡수하고 청색광을 반사하는 성질을 가진 메탄 때문이라고 추측했다. 해왕성의 대기 질량에서 메탄은 약 1.9%를 차지한다. 하지만 오히려 2.3%의 비율로 메탄이 더 많이 존재한다고 알려진 천왕성이 해왕성보다 더 옅은 색깔을 가지는 이유에 대해서는 밝혀지지 않았다.
새로운 조사를 위해 천문학자들은 제미니 북반구 천문대의 근적외선 분광기와 허블 우주망원경 등을 동원했다. 다양한 파장으로 관측한 결과를 분석해 두 행성의 대기에 존재할 연무 입자를 포함한 새 모델을 만들었다. 관측 결과 각각의 두 행성의 대기에는 고도별로 3겹의 연무층이 있었으며 그 중간층의 두께가 확연한 차이를 보이는 것으로 나타났다.
해왕성의 연무층이 천왕성의 것보다 두께가 더 얇은데, 이는 해왕성의 역동적인 대기가 움직이면서 메탄 눈을 생성해내고 그 과정에서 연무 입자가 제거되기 때문이다. 반면 느린 대기를 가진 천왕성의 경우 연무층이 훨씬 짙었다. 덧붙여 연구팀은 이 중간층이 각 행성에 있는 검은 점을 유발했을 수도 있다고 추측했다.
그러나 현재까지 이 두 행성을 탐사한 우주선은 보이저 2호뿐이며, 앞으로의 탐사 계획조차 없는 지금 시점에서 이들 행성에 대해 알 수 있는 정보는 그리 많지 않다. 천왕성과 해왕성에 관한 더욱 심도 있는 연구는 2030년대 발사 예정인 미국 항공우주국의 해왕성 궤도 및 대기 탐사선이나 제임스 웹 우주망원경을 통해 이루어질 것으로 예상되고 있다.
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