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관측위성 ISO의 거대 행성 및 타이탄에 대한 적외선분광 관측결과(ISO observations of the giant planets and Titan: what have we learnt?)

전문가 제언: □ 일반적으로 거대 행성은 원시태양이 형성될 당시에 먼저 얼음형의 고체핵이 만들어지고, 이 핵의 중력으로 주변 원시태양성운의 수소 및 헬륨이 끌어 모아져 형성된 것으로 알려져 있는데, 목성이나 토성의 경우는 처음에 형성된 고체핵이 현재 질량의 몇 퍼센트 수준이었지만, 천왕성이나 해왕성 같은 보다 작은 행성에서는 현재 질량의 반 정도를 차지하였을 것으로 연구되고 있어 거대 행성들의 조성은 크게 구분되는 것으로 추정되고 있음.

□ 여기서는 지구궤도 관측위성 ISO(Infrared Space Observatory)가 1995년 11월부터 1998년 5월까지 거대 행성과 토성의 위성인 Titan을 관측한 결과로서
○ 거대 행성과 Titan에 대한 외부적 산소공급원을 처음으로 감지하였고,
○ 새로운 성층권 탄화수소(CH3C2H, C4H2, CH3, C2H4, C6H6)를 발견하였으며,
○ 모든 거대 행성과 타이탄에 대한 D/H비를 분석하였고, ④목성의 15N/14N비를 분석하였고, 또한 대기의 열적 상태, 구름구조, 소용돌이 확산계수 등을 연구하였음을 보고하고 있음.

□ 달 표토에 축적된 태양풍에 대한 분석에 의하면 태양의 D/H비는 원시태양의 D/H비를 반영하고 있는 것으로 나타나는데, 목성의 D/H비가 태양과 유사한 수치를 나타낸다는 사실은 현재 질량의 수% 이내였던 초기 핵이 주변 원시 태양성운의 H 및 He을 대량으로 끌어 모아 지금과 같이 형성된 것이라는 목성의 형성이론을 뒷받침하고 있으며, 천왕성이나 해왕성 등과 같이 D/H비의 수치가 높은 경우도 초기 핵의 질량이 높고 낮은 온도에서 이온이나 분자간 작용으로 동위원소 비율변이가 발생한 결과로 볼 수 있어 ISO의 관측결과는 태양계 형성의 표준이론을 벗어나지 않는다고 볼 수 있지만, 관련 수치의 오차가 크기 때문에 앞으로의 정확한 관측결과를 기대해야할 것임.

□ 태양계 행성물질의 원소 구성과 동위원소 구성은 태양계의 형성과정과 분리하여 생각할 수 없지만, 행성물질의 산소 및 질소 동위원소 구성비가 보이는 커다란 차이점은 태양계 형성의 의문점이 되고 있는데, ISO가 관측한 목성이나 타이탄의 질소 동위원소 구성이 지구와 커다란 차이를 보이는 점도 앞으로의 연구과제가 될 것임.

저자: Encrenaz, Therese
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