[뉴스스페이스=김시민 기자] 목성의 신비로운 핵이 한번의 충돌이 아니라 점진적으로 형성됐다는 연구결과가 나왔다.

2025년 8월 더럼대학교 연구진은 NASA, SETI(The SETI Institute, 미국의 비영리 민간 연구소로 외계 지적 생명체의 존재를 확인하기 위한 과학탐사를 전문기관), 오슬로대학교와 협업해 더출된 목성의 ‘희석된 핵(dilute core)’ 형성에 관한 주요 이론을 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션으로 정면 반박했다.

그들의 연구 결과는 이번 주 왕립천문학회 월보(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 발표됐으며, 대형 충돌 가설을 명확하게 배제했다.

연구팀은 수십억 년 전의 거대한 충돌이 목성 내부의 경계 없는 희석 핵을 만들었다는 기존 학설을 검증하기 위해, DiRAC COSMA 슈퍼컴퓨터에서 SWIFT 소프트웨어와 진보된 물질혼합 모델로 다양한 충돌 시나리오를 모사했다.

Durham University, NASA Juno Mission Scientific Discoveries의 공식발표와 ScienceDaily, Phys.org, Caliber.az의 보도에 따르면, 이 시뮬레이션 결과 어떠한 극단적 충돌 조건에서도 관측된 것과 같은 희석된 핵 구조가 안정적으로 만들어지지 않았다.

오히려 이동된 무거운 암석과 얼음 물질은 빠르게 다시 가라앉아, 명확한 경계를 가진 핵이 복원됐다. “충돌은 목성을 중심까지 흔들지만, 우리가 오늘날 목성 내부에서 관찰하는 것과 같은 희석 핵 구조를 형성하지 못한다”는 것이 연구진의 결론이다.

점진적 성장 이론에 힘 실린다

연구팀은 목성과 토성 모두 희석된 핵을 갖는다는 최근 발견 역시 지지 근거로 삼았다. 행성은 성장과 진화 과정에서 중량원소와 경량원소를 점진적으로 흡수하며 내부 구조를 만들어 왔으며, 희석 핵 구조는 드문 초대형 충돌의 산물이 아니라 ‘플래닛포메이션’의 보편적 현상으로 해석된다.

오슬로대학교 Luis Teodoro 박사는 “토성 역시 희석된 핵을 지니고 있다. 이는 곧 이러한 구조가 충돌의 결과가 아닌, 행성의 오랜 진화 과정에서 점진적으로 만들어졌음을 강하게 시사한다”고 밝혔다.

NASA 주노 탐사선의 핵 구조 발견과 측정 수치

NASA의 주노(Juno) 탐사선은 2016년 목성 핵 구조의 비밀을 최초로 포착했다. 중력장과 자기장 측정 결과, 목성 핵은 예상과 달리 지름의 30-50%까지 중량 원소가 광범위하게 퍼져 있고, 명확한 경계를 형성하지 않는 ‘희석된 코어’임이 확인됐다. 이 구조는 수소와 헬륨의 층이 핵과 점진적으로 섞이는 게 특징이며, 초기 ‘고체 핵’ 가설은 공식적으로 폐기됐다.

행성 과학과 외계 행성 연구의 새로운 시사점

기존 대형 충돌 이론은 2020년, 목성의 핵 물질 절반을 가진 행성 배아와의 격돌로 내부가 혼합됐을 것이라고 주장했다. 그러나 이제 희석된 코어는 거대 가스 행성 일반에 자연스러운 현상으로 받아들여지고 있다. 더불어, 수백 개의 목성 크기 외계 행성에서 유사한 내부 구조가 발견될 가능성도 커진다. 이는 행성 형성 과정의 ‘점진적 물질 축적’ 메커니즘이 전 우주적 현상임을 시사한다.

공저자인 제이콥 케게리스 박사는 “거대 충돌은 행성 역사의 중요한 일부지만, 목성의 내부 구조 전체를 설명하진 못한다”고 밝혔다. 결국, 행성 진화 과정을 설명하는 새로운 표준모델이 자리잡게 될 전망이다.