소행성의 역사

소행성의 역사

소행성은 발견되는 위치에 관계없이 모두 같은 기원을 가진다. 천문학자들은 소행성이 어떤 거대한 충돌 과정에서 부서진 행성의 잔재라고 생각했다. 그러나 소행성을 모두 합해도 지구 질량의 0.08퍼센트 혹은 달의 5퍼센트에 지나지 않는 것으로 어림된다. 이것은 명왕성만큼 작은 세계를 만들기에도 부족한 물질이다. 따라서 소행성이 폭발한 행성의 조각은 아닌 게 분명하다. 소행성들은 아마도 태양계를 만든 과정의 잔재이자 그러한 과정에 대한 증거일 것이다. 수십억 년 전, 태양 성운에서 돌 부스러기가 모여 생긴 최초의 덩어리들은 미행성체와 소행성체였다. 앞에서 보았듯이 미행성체는 점차 중력으로 모여 우리가 오늘날 알고 있는 행성이 되었다. 그러나 소행성들은 행성 형성 과정을 완전히 끝내지 못하고 중간에 멈춰 버린 것처럼 보인다. 그 이유는 무거운 목성의 중력 때문이다.

 

 

오늘날에도 목성의 중력 때문에 소행성대에서 많은 소행성이 없어져 버린 이른바 커크우드 간극이라 불리는 지역이 있다. 이것은 목성궤도와 공명 상태에 있는 특별한 궤도와 일치한다. 목성의 궤도 주기에 대한 커크우드 간극에 있는 소행성 궤도 주기의 비율은 1:2나 2:3처럼 정확한 배수이다. 예컨대 2:3의 공명 궤도에 있는 소행성은 목성이 두 번 공전하는 동안 태양 주위를 세 번 돈다는 걸 의미한다. 따라서 소행성이 세 번 돌 때마다, 그리고 목성이 두 번 돌 때마다 소행성과 목성이 동일한 상대 위치에 놓이게 되며, 이 소행성은 매번 궤도의 동일한 지점에서 목성의 중력으로부터 걷어차인다. 이것은 마치 그네를 타는 아이를 밀어주는 것과 똑같다. 만약 정확한 시간에 밀어준다면 그네는 에너지를 얻어서 매우 높이 올라갈 수 있다.

 

마찬가지로 목성의 중력이 정확한 시간에 커크우드 간극에 있는 소행성을 밀어주면, 그 에너지 때문에 이들의 궤도가 매우 불안정해진다. 결국 이 소행성은 모두 소행성대에서 빠져나가거나 아니면 태양 쪽으로 던져진다. 목성은 바로 이러한 과정을 통해 태양 성운 속의 미행성체 숫자를 줄여나갔다. 게다가 중력적 섭동 때문에 미행성체들은 너무 급속히 충돌해서 서로 들러붙지 못하고 오히려 잘게 부서져 버린다. 오늘날까지 남아 있는 소행성들은 이렇게 계속되는 섭동 때문에 유착 과정을 통해 하나의 큰 행성으로 되지 못하는 것이다.

 

가장 큰 소행성인 1호 세레스와 4호 베스타는 먼 옛날의 표면을 가진 완전한 고대 소행성체이다. 다른 소행성들은 충돌의 흔적이 분명히 남은 부서져 버린 미행성체이다. 일부는 심지어 작은 위성을 갖고 있기도 한데 대부분이 충돌로 떨어져 나온 조각인 것으로 추정된다. 대부분의 소행성은 수십억 년 동안 거의 변하지 않았다. 소행성은 태양계에서 가장 오래된 유물에 속하며, 태양계의 과거에 대한 귀중한 증거이다. 소행성이 계속 존재할 수 있는 것은 거의 전적으로 우리의 다음 주제인 목성 덕분이다.