태양계 밖 행성, 지구와 성분 달라

“반응 활발한 과산화마그네슘 더 풍부”

미국항공우주국(NASA)이 2011년 발견한 암석형 행성 ‘케플러-10b’의 상상도. - 위키미디어 제공

지구를 닮은 암석형 행성을 찾는 연구가 활발한 가운데, 태양계 밖의 행성은 지각 성분이 지구와 다소 차이가 날 것이라는 연구결과가 나왔다. 먼 우주 행성에서 새로운 생명체가 존재할 수 있는 근거가 될 것으로 보인다.

서지 라바노브 미국 카네기 과학연구소 연구원 팀은 고압·고온 상태의 행성 내부에서는 반응성이 활발한 과산화마그네슘(MgO₂) 성분이 지구보다 더 풍부할 것이라는 연구결과를 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’ 1일 자에 발표했다.

마그네슘(Mg)과 산소는 암석형 행성에 가장 풍부하게 존재하는 원소다. 두 성분이 합성돼 만들어지는 산화마그네슘(MgO)은 고압에서도 안정적이어서 맨틀 속에 포함된 다른 금속과는 반응하지 않는다. 반면 과산화마그네슘은 온도가 올라가면 반응성이 커지기 때문에 맨틀 속 다른 성분과 반응해 지구에는 없는 또 다른 성분을 만들어낼 수 있다.

과산화마그네슘의 구조. - 카네기과학연구소 제공

실제로 연구진은 지금까지 이론상으로 존재하던 순수한 과산화마그네슘을 합성하는 데 성공했다. 행성 심층부에 과산화마그네슘이 존재할 수 있는 가능성을 연 셈이다.

연구팀은 ‘다이아몬드 앤빌 셀(Diamond-Anvil Cell)’이라는 초고압장치를 이용해 행성 심층부의 환경을 재현한 상태에서 실험을 진행했다. 산화마그네슘과 산소를 장치에 넣고 대기압에 해당하는 1013hPa(헥토파스칼)보다 1600배나 큰 160GPa(기가파스칼)까지 압력을 높이며 반응을 살폈다.

그 결과 기압이 96GPa, 온도가 약 1876도 일 때 산화마그네슘이 산소와 반응하며 과산화마그네슘을 형성한다는 사실을 확인했다.

라바노브 연구원은 “과산화마그네슘이 태양계 밖 암석 구조의 행성 내부에서 만들어질 수 있다는 가능성을 보여준 실험”이라며 “이 물질은 반응성이 큰 만큼 새로운 생명체의 존재 가능성을 점쳐 볼 수 있을 것”이라고 말했다.
동아사이언스