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토성 고리에는 크고 작은 얼음 알갱이가 뒤섞여 있습니다. 그런데 토성의 고리가 정갈하게 보이는 이유는 뭘까요? 영국 레스터대 수학과 니콜라이 브릴리안토브 교수팀이 오래 전부터 내려오던 토성 고리의 수수께끼를 풀었습니다.

토성 고리를 이루는 얼음 알갱이의 크기는 수 마이크로미터(μm, 1μm는 100만 분의 1m)부터 수 미터까지 다양합니다. 얼음 알갱이는 과거 우주에서 발생한 충돌로 생겼습니다. 이번에 연구팀은 이 얼음 알갱이들이 크기에 따라 다른 비율로 고리에 존재한다는 사실을 알아 냈습니다.

토성 고리에는 지름이 약 2m인 얼음 알갱이가 지름이 1m인 얼음 알갱이의 약 1/8 만큼 있습니다. 약 3m 크기의 얼음 알갱이는 약 1m 크기의 얼음 알갱이와 비교하면 약 1/27 만큼 있습니다. 즉, Nm짜리 얼음 알갱이는 약 1m짜리 보다 1/N³만큼 적은 셈이지요. 이론상 약 10m보다 큰 얼음 알갱이는 없다고 합니다.

연구팀은 “앞으로 토성처럼 띠를 두르고 있는 행성인 천왕성이나 해왕성도 이 법칙을 따르는지 연구할 계획”이라고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 지난 8월 5일 ‘미국 국립과학원회보(PNAS)’에 실렸습니다.