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지구 곁에 있던 행성은 어디로 갔을까?

천문학자들은 태양과 행성들이 거대한 가스 구름과 먼지가 응집돼 형성된 것이라고 믿고 있다. 그런데 왜 행성들이 현재와 같은 궤도를 돌고 있는지는 아무도 설명하지 못하고 있다. 물론 태양으로부터 행성까지의 거리를 근사적으로 표현한 ‘티티우스-보데 법칙’이라는 수학공식이 있긴 하다.

티티우스-보데법칙에 따르면 태양과 지구 사이의 거리를 1(AU)이라고 할 때 수성은 0.4, 금성은 0.7, 화성은 1.6. 소행성들은 2.8 거리에 있다. 이 공식 덕분에 천왕성이 발견되기도 했다. 그러나 티티우스-보데법칙이 왜 존재하는지를 물리적으로 해석한 예는 없다. 또 티티우스-보데법칙은 해왕성과 명왕성의 위치를 예견하는데는 실패했다.

그런데 최근 루이시아나 주립대학의 크리스토돌로가 행성들의 위치를 예견하는 새로운 방법을 미국천문학회에서 발표해 화제를 모았다. 그는 중력, 회전, 자기장 등에 따라 태양계를 형성한 원시 구름이 어떻게 응집되기 시작했는지를 연구했다. 그의 분석결과는 행성을 형성한 구름의 밀도가 (그림)과 같이 거리에 따라 점차 감소한다는 점을 보여줬다. 이때 밀도가 응집된 영역에서 행성이 생겨난다. 크리스토돌로는 “행성들은 (그림)에서처럼 솟아오르는 부분에서 형성됐다”고 말했다. 그런데 여기서 매우 중요한 사실이 하나 발견됐다. 바로 지구와 화성 사이가 비어 있다는 것이다.

“지구와 화성 사이에는 행성이 있었다. 그런데 어떤 사건이 일어나 이 행성은 밀려나고, 화성은 5번째 위치에서 지구쪽으로 끌려 들어왔다”고 크리스토돌로는 말한다. 그렇다면 이 행성은 어디로 갔을까. 이 때문에 크리소토돌로는 행성형성 이론의 대가인 하버드-스미소니언센터의 알라스테어 카메론 등으로부터 비판을 받고 있다.