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정확히 23.5° 기울기를 유지하며 완벽하게 회전하는 지구 선수! 지구가 이렇게 활기를 띠며 돌고 있는 게 달 코치님 덕분이라고? 지구를 안정적으로 잡아주는 달을 만났어.

안녕하세요. 소개를 부탁드려요!
반갑습니다. 저는 달이에요. 행성을 중심으로 도는 천체를 위성이라고 하는데, 저는 지구 주위를 도는 위성이죠. 달은 지구를 잡아당겨 23.5° 기울어진 상태로 자전하게 도와줘요. 지구가 기울어지지 않았다면 적도는 더 뜨겁고 계절 변화는 사라져 생명체가 살 만한 기후를 얻지 못했을 거예요. 따라서 과학자들은 생명체가 살 만한 행성을 찾기 위해 달과 같은 위성이 있는 행성을 찾아왔지만, 아직 태양계 밖에서 발견된 ‘외계 달’은 없어요. 2월 1일, 미국 로체스터대학교 지구환경과학부 미키 나카지마 교수팀은 행성이 달을 지닐 조건은 따로 있다는 연구를 발표했어요.

어떤 행성이 달을 가질 수 있나요?
달의 반지름은 지구 반지름의 1/4 이상으로, 대부분의 다른 행성과 위성의 비율보다 커요. 달이 지구의 자전축을 안정적으로 잡아줄 수 있는 것도 달이 비교적 크기 때문이죠. 연구팀은 행성의 반지름이 지구 반지름의 1.6배보다 작아야 달처럼 큰 위성을 만들 수 있다는 연구를 발표했어요.

연구팀은 그걸 어떻게 알았나요?
연구팀은 컴퓨터를 사용해서 외계 달이 형성되는 조건을 가상으로 구현했어요. 달은 지구에 화성만큼 큰 충돌체가 부딪혀 생긴 파편들이 회전하며 토성의 고리와 비슷한 원반을 형성해 서로 충돌하고 뭉쳐져 탄생했어요. 
연구팀은 컴퓨터에서 다양한 질량의 행성을 충돌시켜 봤어요. 그 결과, 지구 반지름보다 1.6배 큰 행성은 달처럼 큰 위성을 만들지 못했어요.

지구보다 1.6배 크면 왜 달을 가질 수 없어요?
매우 큰 충돌이 일어나 파편들이 너무 잘게 쪼개졌거든요. 그 결과 원반에 기체가 많이 생겼어요. 기체가 많으면 파편이 회전할 때 저항을 많이 받아요. 그러면 힘을 잃고 행성으로 떨어지게 되지요. 큰 위성이 생길 수 없는 조건인 거죠. 
나카지마 교수는 “외계 달을 찾기 위해서 이전까지 외계 행성 연구는 보통 지구 반지름보다 1.6배 큰 행성에 집중해왔다”며, “우리는 그보다 작은 행성을 찾을 것을 제안한다”고 했습니다.