행성 수성은 무엇인가

1. 수성이란?

수성은 태양으로부터 평균 5,800만 킬로미터 떨어져 있는 가장 가까운 궤도를 도는 행성이다. 이 행성은 반지름 2,440 km, 둘레는 43,924 km로 내부 행성 중 가장 작다. 주기는 88일, 주기는 58일, 밀도는 5.427 g/cm3이다. 원자핵은 수성 전체 반지름의 70% 이상을 차지하며 철을 주성분으로 하는 것으로 추정된다. 규산염으로 구성된 맨틀이 바깥을 차지하고 있다.

표면에는 달과 비슷한 충돌이 많고, 행성이 식으면서 수축할 때 형성된 거대한 절벽이 있다. 나트륨과 칼륨으로 구성된 대기가 있지만 기압은 지구의 1조분의 1로 매우 드물다. 또한, 약한 자기장이 존재함을 확인하였다. 태양과 가장 가까운 행성이기 때문에 강한 중력의 영향을 받아 궤도가 매년 조금씩 움직인다.

태양이 태어난 후 남은 가스 구름과 먼지로 구성된 원반 모양의 "태양 성운"에서 여러 행성이 생성되었다고 믿어진다. 현재 받아들여지고 있는 행성 형성 이론은 강착 이론이다. 강착 이론의 관점에서, 행성들은 중심 원시별 주위를 도는 먼지 입자들의 집합으로 형성되었다. 이 알갱이들은 서로 직접 충돌해 지름 1~10km의 천체, 즉 행성 없는 행성으로 성장했다. 이 행성은 수백만 년에 걸쳐 매년 지름 약 15 센티미터씩 자라면서 작은 물체들을 빨아들이고 있습니다.

태양 근처의 온도가 너무 높아 물과 메탄 등 휘발성 분자를 압축할 수 없었기 때문에 이곳에서 생산된 소행성은 금속(철·니켈·알루미늄)과 규산염 암석 등 녹는점이 높은 물질로만 만들어졌다. 이 암석 천체들은 결국 수성과 함께 금성, 지구, 화성과 같은 지구형 행성이 되었다. 지구형 행성을 구성하는 물질은 우주에서 매우 희귀하기 때문에 지구형 행성은 크게 성장할 수 없었다. 이 아기 암석 행성은 현재 지구 질량의 약 10%의 질량으로 성장했고, 태양 형성 후 약 10만 년 동안 물질을 끌어들이는 것을 중단했습니다. 그리고 나서 그들은 약 1억 년 동안 지속된 충돌과 뭉침의 과정을 다시 시작했다. 이 원시 행성들은 서로 중력에 영향을 미쳐 궤도를 잡아당기면서 서로 충돌하고 현재의 크기로 성장할 가능성이 높다. 이 충돌 동안, 수성을 강타한 충돌은 수성의 외층을 날려버렸다.

 

2. 수성의 구조는?

수성은 지구상의 행성들 중 하나이며, 그것의 표면은 암석으로 이루어져 있다. 수성은 태양계에서 가장 작은 행성으로, 구체적인 크기는 2439.7 km이다. 특히 태양계의 위성 중 가니메데나 타이탄은 수성보다 반지름이 크다. 수은은 금속 질량의 70%와 규산염 물질의 30%로 구성되어 있다. 수성의 밀도는 5.427 g/cm로 지구의 5.515 g/cm에 이어 두 번째이다. 그러나 지구는 자체 중력의 영향으로 내부 물질이 더 빽빽하게 들어차 있기 때문에 압축되지 않은 조건에서 비교할 때 수성의 밀도는 5.3g/cm³로 지구의 4.4g/cm³보다 크다. 이것은 수성이 실제로 태양계의 행성들 중 가장 밀도가 높은 천체라는 것을 보여준다.
(1) 지각: 두께 100-300km
(2) 맨틀: 600 km
(3) 핵: 반경 1,800 km
수성의 밀도를 측정함으로써 내부 구조를 추측할 수 있다. 지구의 밀도는 수치적으로 크지만, 사실 수성은 자체 중력에 의해 압축된 반면, 수성은 지구보다 부피가 훨씬 작고 내부도 그다지 압축되지 않는다. 이처럼 수성의 밀도가 높다는 것은 내부 핵이 크고 핵에 포함된 철분 함량이 풍부하다는 것을 의미한다. 지질학자들은 수성의 핵 용적이 전체 대비 42%에 달하는 것으로 추정하고 있으며, 특히 최근 연구에 따르면 수성의 핵이 녹은 상태라고 한다.

중심핵 바깥에는 600km 두께의 맨틀이 있는데 과학자들은 수성이 형성된 지 얼마 되지 않아 수백km의 천체가 부딪쳐 원래의 맨틀의 상당 부분이 날아가고 현재의 얇은 맨틀층만 남은 것으로 추정하고 있다. 만약 알려지지 않은 천체가 수성에 충돌한 것이 사실이라면, 충돌 전의 수성의 맨틀 두께는 훨씬 더 두꺼웠을 것이다.

매리너 10호의 자료와 지구에서 관측한 자료에 따르면 수성의 지각 두께는 약 100-300 km이다. 수성의 표면에는 수많은 좁은 계곡들이 있는데, 그 중 일부는 길이가 수백 킬로미터이다. 이것들은 지각이 식을 때 수성의 중심부와 맨틀이 수축하기 때문에 생긴 것으로 보인다.

수성의 중심핵이 다른 행성들보다 더 많은 철로 이루어져 있다는 여러 종류의 이론들이 제안되었다.그 중 널리 받아들여지는 세 가지 설이 있다. 첫 번째 이론은 원래 지금보다 2.25배 큰 수성이 콘드라이트 운석과 비슷한 규산염과 철구조로 이루어져 있었는데, 이 운석은 질량의 6분의 1에 해당하는 거대한 미행성과 충돌해 우주로 날아가 상대적으로 무거운 물질만을 남겼다는 것이다.

 

3. 궤도와 회전의 대해서

물의 평균 온도는 452.5 켈빈입니다. 그러나, 정상 온도는 100 K - 700 K로 극단적입니다. 대기가 거의 없고 적도와 극의 온도 차가 크기 때문이다. 수성의 직접적인 기저점 온도는 원위점에서 550 켈빈이고 근일점에서 700 켈빈까지 올라간다. 반면에, 밤의 평균 기온은 110 켈빈입니다. 태양 상수가 지구의 태양 상수보다 4.59~10.61배 크기 때문에 수성 표면의 태양 강도는 매우 강하다.

표면 온도는 높지만 수성을 관찰하면 얼음이 존재한다는 것을 알 수 있다. 극 깊숙한 곳의 분화구가 햇빛을 직접 받지 못해 온도가 102K 이하로 떨어지기 때문이다.

얼음은 레이더의 반사가 잘 되는 것이 특징이다. 1990년대 초, 과학자들은 골드스톤 복합체의 70m 망원경과 VLA를 사용하여 극 근처를 관측했고 높은 알베도가 있는 곳을 발견했다. 알베도 수치가 높은 지역에 얼음이 존재한다는 것은 놀랄 일이 아니지만, 천문학자들은 위의 사실의 대부분이 그럴듯하다는 것에 동의한다.

얼음으로 덮인 지역은 1014~1015kg의 얼음이 있는 것으로 추정되며 표토층으로 덮여 있다. 이에 비해 남극 지구권에는 4×1018kg의 얼음이 있고, 남극 화성권에는 1016kg의 얼음이 있다. 얼음의 기원은 아직 밝혀지지 않았지만, 두 가지 이론이 강하게 제안되고 있다. 하나는 행성 내부의 물이 증발했다는 것이고, 다른 하나는 혜성과 충돌하여 얼음이 퇴적되었다는 것이다.