초지구형(Superterran) 행성 |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| Yanqiu, 폴리페미안 아형 초지구형(Superterrestrial) (소위 '눈알 슈퍼지구'). 이런 종류의 얼음으로 덮인 조석 고정 세계의 표면에서 가장 따뜻한 지점은 항성 바로 아래 지점에 거의 정확히 위치한다. 폴리페미안 세계에서는 이 지역의 얼음이 녹아 생명을 유지할 수 있는 개방된 바다의 구역을 만든다 | |
거대 지구형 세계: 지구 질량의 2.5배에서 10배
오늘날 흔하고 익숙한 이 행성 유형은 한때 지구 과학계에 전혀 알려지지 않았다. 구 태양계에는 이런 행성이 없었기 때문이다. 장거리 탐사선이 이런 행성을 거느린 항성계에 처음 도착하기 전까지 그 성질은 대부분 가설로만 다뤄졌다. 오늘날 초지구형 세계는 폭넓게 연구되어 여러 범주로 나뉜다. 일부 범주는 지구형 세계의 유형과 아형을 나누는 방식과 비슷하지만, 나머지는 상당히 다르다. 어느 한 범주에 쉽게 넣기 어려운 전이형과 혼합형도 많다.지구형 세계와 마찬가지로 많은 초지구형 세계는 물질 조성에 따라 구분한다. 특히 핵과 맨틀, 얼음 중에서도 물 얼음이 차지하는 비율과 대기의 밀도·조성이 중요하다. 온도와 자전 상태, 즉 빠르게 자전하는지 조석 고정되었는지, 자전축 기울기와 궤도 이심률도 중요한 특성이다.
초헤르메스형(SuperHermian) |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| Trebah, 얇은 대기를 가진 매우 큰 조석 고정 초헤르메스형 세계. | |
초헤르메스형 유형 (슈퍼수성)
유난히 얇은 대기를 지닌 건조하고 암석질이며 밀도가 높은 세계.
이런 세계는 꽤 드물다. 밀도가 높으면 표면 중력도 크기 때문이다. 질량이 지구의 2.5배이고 핵이 전체 질량의 절반을 차지하는 초헤르메스형 세계는 직경이 약 15,960km, 표면 중력은 1.6G다. 즉 가장 작은 초헤르메스형조차 중력이 커서, 더 작거나 밀도가 낮은 세계보다 기체를 붙잡아 둘 가능성이 높다. 대기가 거의 없는 초지구형은 휘발성 물질이 드문 곳에서만 형성되거나, 처음에는 더 두꺼운 대기를 가졌다가 여러 격변을 겪으며 그것을 잃어버린 경우가 많다.
질량이 크고 건조하며 공기가 거의 없는 세계는 매우 드물고, 행성급 천체 가운데서도 표면 중력이 특히 높다. 그중 하나인 Trebah는 태양 지배령(Solar Dominion)의 안드로메다 구역에 있으며, 질량은 지구의 9.8배, 직경은 21,920km, 표면 중력은 3.34G다. 이 세계는 지역 항성이 점화되기 직전에 다소 작은 건조 세계 두 개가 충돌해 형성되었다. 새 태양의 빛이 이 두 세계를 비추었을 때도 둘은 아직 합쳐지는 중이었고, 그 과정에서 남아 있던 휘발성 물질 대부분을 잃었다.
크토니안 초지구형 |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| Sisyphos, 히드라자리의 크토니안 초지구형 | |
크토니안 초지구형
대기가 고갈된 또 다른 초지구형 유형은 크토니안형이다. 이들은 형성 과정이나 격변 때문에 대기를 잃은 것이 아니라, 오랜 시간에 걸쳐 서서히 대기를 잃은 세계다. 처음에는 정상적인 양의 휘발성 물질을 지니고 형성되었지만, 항성에 너무 가까운 곳으로 이동하면서 거의 모두를 잃었다. 일부는 초헤르메스형 세계만큼 건조하고 벗겨져 있으며, 여러 종류의 금속이나 규산염 증기를 포함한 잔존 대기만 남아 있다. 다른 것들은 질소와 이산화탄소가 주를 이루는 더 두꺼운 대기를 지니는데, 수소와 헬륨은 대부분 증발해 사라졌다.
화염해양(Pyrothallassic) 세계 |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| Janssen은 55 Cancri 항성계의 뜨겁고 탄소가 풍부한 초지구형으로, 대기에 상당한 양의 시안화수소가 들어 있다 | |
뜨겁고 대기가 두꺼운 세계 가운데는 지각이 부분적으로, 때로는 완전히 녹을 만큼 달아오른 곳도 있다. 모든 화염해양 세계가 건조한 것은 아니다. 일부는 짙고 습한 대기 아래 깊고 뜨거운 물바다를 품고 있다. 액체도 기체도 아닌 초임계층이 흔히 존재한다. 이런 종류의 뜨거운 물 세계는 NoLWoCS 분류 체계에서 고열수심해성(Pyrohydrothalassic) 세계로 불리며, 자외선 방출이 낮은 차가운 항성 주변에서 더 흔하다.
초키테리안(SuperCytherian) 세계 (슈퍼금성)
두꺼운 이산화탄소 대기를 지닌 뜨겁고 건조한 행성. 이 세계들은 대개 지각과 대기에 적당한 수분을 품은 채 형성되지만, 일사와 온실 효과가 겹쳐 가열되면서 물이 분해되고 수소가 빠져나간다. 남은 산소는 지각의 탄소와 결합해 전형적인 두꺼운 사이테리안 CO2 대기를 만든다. 이 대기는 보통 질소가 주성분이고, 아르곤과 헬륨, 네온, 더 이색적인 미량 기체가 섞일 수 있다. 두꺼운 대기 아래에서 이 행성들은 초헤르메스형 세계와 비슷한 밀도를 보이고 표면 중력은 1.5~3.6G에 이르지만, 표면 기압과 표면 온도는 대체로 매우 높다.초키테리안 세계는 대체로 항성 가까이에서 형성되지만, 더 먼 곳에서 생긴 뒤 안쪽으로 이동해 오는 경우도 있다. 어떤 세계는 지역 항성이 주계열을 벗어나 아거성이나 거성이 될 때 잠시 뜨겁고 건조해진다.
슈퍼가이안 (슈퍼지구) |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| Abbas는 높은 중력을 견디는 클레이드가 테라포밍해 정착한, 본래 생명이 없던 슈퍼가이안이다 | |
슈퍼가이안 세계 (슈퍼지구)
부분적인 수권(표면의 1%에서 100%를 덮음)과 깊지 않은 표층 바다를 지닌 초지구형이다. 이런 세계는 지구형 가이안 세계와 어느 정도 닮았지만, 더 크고 더 조밀하며 중력도 더 강하다. 초키테리안 세계와 마찬가지로 표면 중력은 1.5~3.6G 범위다. 그래서 슈퍼가이안 세계의 대기는 대체로 지구형 대응 세계보다 더 조밀하지만, 항상 그런 것은 아니다. 생명이 없는 슈퍼가이안은 대개 질소 비율이 높은 대기를 지니고, 이산화탄소가 흔히 섞여 있다. 아르곤이나 네온, 혹은 둘 다 존재할 수도 있다. 헬륨은 더 무겁거나 더 차가운 슈퍼가이안이 흔히 붙잡아 둔다.같은 대기압이라면, 중력이 더 높을수록 대기는 더 압축된다. 비슷한 구름층도 더 낮게 깔리고, 대류권과 다른 층의 높이도 낮아지며, 비가 내릴 때 충격도 더 크다. 이런 세계에서는 침식이 강해서 언덕과 산이 대체로 더 낮고 더 빨리 깎여 나간다. 대기가 더 조밀한 곳에서는 바람 침식도 중요하다. 물 함량이 비교적 얇은 지각의 마찰에 미치는 영향 때문에, 슈퍼가이안에서는 판 구조론이 거의 항상 중요한 역할을 한다.
토착 생명을 가진 초지구형 |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| ,Simurgh, 초지구형 가든 월드 | |
일부 슈퍼가이안에는 토착 생물권이 있어 가든 월드로 분류된다. 그중 극소수에는 복잡한 생물권이 있으며, 몸무게를 지탱하도록 다리가 많이 달린 여러 종류의 튼튼한 이동 생물이 산다. 이름 없는 멸종 종 HIE636MZE가 슈퍼가이안형 세계에서 진화했음을 시사하는 몇 가지 징후가 있지만 확인되지는 않았다. 초지구형 가든 월드의 사례로는 Seattle과 Simurgh가 있다.
이산화탄소 함량을 기준으로 보면 슈퍼가이안과 초키테리안 세계는 하나의 연속선 위에 놓인다. 경계는 CO2 분압 10바로 정한다. 표면에 물이 덮여 있는 습하고 뜨거운 온실형 초지구형은 더 작은 지구형 행성과 마찬가지로 초토울히안 아형이라 부른다. 이산화탄소 비율이 상당히 높은 슈퍼가이안은 테라포밍 후보로 꽤 적합하다. 다만 테라포밍한 세계에 생명을 지탱할 만큼 산소가 충분해도 환경은 구 지구와 거의 닮지 않는다.
초아레안(SuperArean)
이미지 제공: Steve Bowers
|
더 이국적인 구성을 가진 초지구형
상당한 양의 온실가스를 품은 두꺼운 대기를 지닌 행성은 지역 항성에서 더 멀리 떨어진 곳에서도 액체층을 유지할 수 있다. 암모니아는 온실가스이므로, 초지구형 대기에 이 기체가 있으면 차가운 세계도 암모니아/물 바다와 대양이 생길 만큼 충분히 따뜻해질 수 있다. 이런 세계는 NoLWoCS 분류 체계에서 초아마우네티아 종족의(SuperAmaunetian) 세계로 부른다. 이들 가운데 소수는 생물권을 지탱한다.탄소가 풍부한 초아다메안 세계는 드물지 않다. 주변의 산소 존재량에 따라 대개 이산화탄소나 일산화탄소로 이루어진 매우 두꺼운 대기를 지닌다. 이런 세계는 대기와 표면, 지하에 유기 화합물이 풍부한 경우가 많다. 탄소 초지구형의 내부 맨틀은 열전도성이 높은 초고압 다이아몬드로 이루어질 수 있다. 이 때문에 행성이 빠르게 식어 내부 열을 잃고, 굳은 핵과 미약한 자기장만 남기 쉽다. 탈출 속도가 비교적 높더라도 자기장이 없으면 수소가 고갈될 수 있다.
자외선이 적은 행성계의 차가운 영역에 있는 산소 부족 세계는 액체 암모니아 바다와 대양을 지닐 수 있다. 이런 세계가 초아무니안형이며, 일부는 지구형 행성의 생물권과는 전혀 다른 생물권을 지탱한다.
황산 생물권을 지닌 초비트리올형(SuperVitriolic) 세계와 염소 생물권을 지닌 초할로겐형(SuperHalogenic) 세계는 거의 사라질 만큼 드물지만, 가끔 발견된다. 이들은 오래전에 사라진 외계지성체(Xenosophont)들이 남긴 고대 실험의 유물로 여겨지며, 알려진 사례도 수십 개에 불과하다.
거대한 헬륨 대기를 유지하는 초지구형은 헬리안 세계라 한다. 슈퍼가이안이나 초키테리안의 특성을 보이기도 하며, 대기에 더 이색적인 성분이 섞이기도 한다.
고열수심해성 세계와 판탈라식 세계 |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| Panthallassa와 같은 거대 물 세계 | |
이른바 물 세계인 이 행성들은 깊은 수권을 지니며, 액체층 아래에 고압 얼음의 층이나 맨틀이 놓여 있는 경우가 많다. 이런 세계의 대기에는 수증기가 많이 들어 있고, 햇빛은 이를 수소와 산소로 분해할 수 있다. 판탈라식 세계에서는 수소가 우주로 빠져나가 산소가 풍부한 대기만 남을 수 있다. 이런 세계에 토착 생명이 드문 이유는 생명 발생이 그런 희석된 환경에서는 거의 일어나지 않기 때문이다.
더 큰 바다 세계는 고열수심해성 세계라 하며, 수소를 붙잡아 둘 만큼 충분히 무겁다. 이 수소는 자유 산소와 반응해 물과 수증기를 만들고, 그 결과 두꺼운 무산소 대기가 형성된다. 물이 풍부한 다른 초지구형로는 슈퍼-심해원양(Bathypelagic) 세계와, 더 차갑고 암모니아가 풍부한 초아마우네티아 종족의 세계가 있다.
얼음 초지구형
이들은 지역 항성의 빛이 약하고, 특히 물 얼음이 고체로 남아 있는 눈선 바깥을 돈다. 지금까지 설명한 암석 세계보다 밀도가 낮기 때문에 표면 중력은 더 낮고, 같은 질량이라면 반지름은 더 크다. 얼음 함량이 50%이고(나머지는 절반이 맨틀, 절반이 핵), 질량이 지구의 2.5배인 얼음 슈퍼 지구형은 직경이 약 20,400km, 표면 중력은 0.9G다. 비슷한 특성을 지닌 지구 질량 10배의 사례는 직경이 26,800km, 중력은 2.2G다. 이런 차가운 환경에서도 수소를 붙잡아 둘 만큼 충분한 중력이기 때문에, 많은 얼음 초지구형은 두껍거나 매우 두꺼운 대기를 지닌다. 이런 세계는 초타이탄 종족의(SuperTitanian)형으로 분류되며, 대기가 매우 조밀해 겉보기에는 작은 가스 거성과 비슷할 수 있다.하지만 초타이탄 종족의형 세계는 얼음과 암석의 비율이 더 높고 밀도도 더 커서, 작은 해왕성형(Neptunian)이나 가스 왜성과 구별된다.
일부 얼음 초지구형은 대기가 고갈되어 있는데, 이는 행성의 과거나 형성기에 일어난 격변 때문인 경우가 있다. 이들은 크게 두 유형으로 나뉜다. 암석 맨틀과 핵 위에 고체 얼음층이 놓인 초이미르형(SuperYmirian), 그리고 내부 가열(잔열, 방사성 가열, 조석 가열 등)로 생긴 액체 물층, 곧 지하 바다를 지닌 초유로판이다. 초유로판 세계의 독특한 아형으로는 소위 '눈알 세계'인 폴리페미안 아형이 있다. 이는 항성 바로 아래 지점 주변에 액체 바다를 지닌 조석 고정 얼음 세계다. 초폴리페미안은 매우 큰 액체 바다와 산소가 풍부한 비생물성 대기를 지닐 수 있어, 약간만 손본 클레이드에게는 비교적 식민화하기 쉬운 목표가 된다.
가스 왜성 |
|
이미지 제공: Steve Bowers
|
|
| 지구와 크기 비교된 따뜻한 가스 왜성 Kepler 11f | |
가스 왜성
매우 두꺼운 대기와 작고 밀도가 낮은 핵을 지닌 초지구형은 가스 왜성이라 한다. 핵은 대부분 얼음이 주성분이다. 이런 세계는 크기에 비해 중력이 매우 약하며, 가장 차가운 경우를 제외하면 가스를 우주로 끊임없이 잃는다. 그래서 젊은 항성계에 더 흔하다. 시간이 흐르면서 수소와 헬륨부터 잃고 질소, 네온, 아르곤 같은 무거운 기체를 남긴다. 일부는 이산화탄소와 암모니아, 질소 화합물, 수증기 같은 기체 화합물이 대기의 주성분이 된다. 가장 따뜻한 경우는 대개 조석 고정된 베스페리안형이다. 햇빛을 받는 반구에서 더 차가운 반구로 규산염과 금속 구름이 소용돌이치며 이동한다.기타 특성
앞서 말했듯 이 모든 세계 유형은 궤도와 자전 특성에 따라 더 세분할 수 있다. 자전축이 크게 기울어진 세계는 스콜리안 아형의 특성을, 궤도 이심률이 큰 세계는 이카리안 특성을 보인다. 빠르게 자전하는 행성은 에올리안 특성을 지니며, 매우 흔한 조석 고정 세계는 베스페리안 특성을 띤다. 일부 초지구형은 이중행성인 디오스쿠란 쌍을 이루고 각기 다른 정도로 로시(Roche) 로브를 채운다. 고리계를 지닌 초지구형도 있는데, 보통 고리를 더 오래 유지할 수 있는 가장 큰 세계에서 발견된다.가장 뜨거운 가스 왜성과 헬리안 세계는 팽창 때문에 상당히 부풀어 올라, 거대한 혜성처럼 눈에 띄는 꼬리를 가질 수 있다. 반대로 많은 초지구형은 행성계에서 완전히 튕겨 나가 깊은 우주를 떠돌며, 스티븐소니안급 초지구형으로 발견된다. 이들은 대기가 얼어붙어 있지만, 때로는 상당한 내부 열 흐름 때문에 따뜻해지기도 한다.
관련 문서
관련 주제
개발 노트
글: Steve Bowers
최초 게시일: 2011년 12월 15일.
최초 게시일: 2011년 12월 15일.