제임스 웹이 찾은 행성, 아침엔 암석 구름이 끼고 밤엔 걷힌다

WASP-94A b의 아침 하늘은 구름으로 빽빽하다. 같은 공기가 행성의 저녁 쪽으로 돌아갈 무렵이면 구름은 사라지고 없다. 게다가 그 구름은 물이나 얼음이 아니다. 암석이다. 열에 증발한 마그네슘과 규소가 광물 안개로 응결되어 새벽에 생겨났다가 해 질 녘에 흩어진다.

바로 이 차이가 이번 발견이다. 제임스 웹 우주망원경을 사용하는 연구진이 태양계 밖 행성의 정반대 두 면에서 처음으로 날씨를 읽어 냈고, 둘이 뚜렷이 다르다는 것을 확인했다. 한 반구는 구름을 만들고, 다른 반구는 그것을 녹인다.

WASP-94A b는 약 700광년 떨어진 남쪽 하늘 현미경자리에 있는 뜨거운 가스 행성이다. ‘뜨거운 목성’ 무리에 속한다. 거대하고 기체로 이루어졌으며 별에 너무 가까워 1년이 지구 시간으로 며칠밖에 되지 않는다. 낮 쪽은 섭씨 500도를 훌쩍 넘어, 무거운 원소를 증기 상태로 공중에 붙들어 둘 만큼 뜨겁다. 그 증기가 식는 곳에서 모래와 암석을 이루는 규산염 알갱이로 응결되고, 그 알갱이가 구름을 이룬다.

웹은 이 가운데 어느 것도 사진으로 담은 것이 아니다. 행성이 별 앞을 지날 때, 망원경은 대기 가장자리로 새어 나오는 별빛을 갈라냈다. 세계가 밤에서 낮으로 넘어가는 가장자리에서 한 번, 낮에서 밤으로 넘어가는 가장자리에서 한 번. 아침 가장자리에는 광물 구름의 흔적이 담겼고, 저녁 가장자리는 더 맑게 돌아왔다. 같은 관측에서 대기에는 목성보다 산소와 탄소가 약 다섯 배 많다는 사실도 드러났는데, 이는 이 행성이 어디서 어떻게 생겼는지에 대한 단서다.

이런 읽기는 추론이지 즉석 사진이 아니다. 구름 지도는 스펙트럼을 온도와 화학 조성, 입자 크기로 바꾸는 대기 모형에 기대며, 모형마다 가장자리에서 서로 어긋날 수 있다. 이것은 행성 하나를 몇 차례의 통과로 관측한 결과이고, 이 한쪽으로 치우친 날씨가 확정되려면 더 많은 관측이 필요하다. 자료가 분명히 보여 주는 것은 두 면이 같지 않다는 사실이다.

이 결과는 이 기묘한 세계만의 이야기가 아니다. 외계행성 대기 측정은 거의 모두 행성을 균일한 공으로 다룬다. WASP-94A b는 그 가정이 서로 모순되는 두 반쪽으로 갈라진 행성을 가릴 수 있음을 보여 준다. 다른 세계를 위해 그리기 시작한 기후 지도가 공통점이 거의 없는 기후를 한데 뒤섞고 있을지도 모른다는 뜻이다.

연구진은 같은 방법을 다른 뜨거운 목성들에도 적용해 여러 행성에서 아침과 저녁 하늘을 비교할 계획이다. 한쪽에만 낀 이 구름이 WASP-94A b만의 특이점인지, 별에 너무 가까이 도는 세계들의 공통된 특징인지를 가리기 위해서다.

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