카이퍼 벨트의 물, 먼지 12알이 드러낸 숨은 얼음 저장고

카이퍼 벨트란 무엇인가

카이퍼 벨트는 해왕성 궤도 바깥, 태양에서 30천문단위 넘게 떨어진 영역입니다. 1천문단위는 지구와 태양의 평균 거리로 약 1억 5000만km입니다. 화성과 목성 사이의 소행성대와 달리 암석과 금속보다 물 얼음, 얼어붙은 메탄, 암모니아가 많고 명왕성도 여기에 속합니다. 태양열을 덜 받아 변하지 않았기 때문에 천문학자들은 태양계 초기의 냉동고라고 부릅니다.

먼지로 어떻게 알아냈나

연구팀은 NASA 항공기가 성층권에서 수집한 행성간 먼지 12알을 전자현미경, 화학 분석, 산소 동위원소 정밀 측정으로 조사했습니다.

핵심은 태양에서 나온 고에너지 입자가 남긴 미세한 흔적입니다. 이전 연구에서는 이런 흔적이 빽빽할수록 카이퍼 벨트에서 온 먼지일 가능성이 높다고 봤고, 이번 12알에서도 밀도가 높게 나왔습니다.

산소 동위원소 비율도 알려진 운석과 뚜렷이 달랐습니다. 산소16이 가장 흔하고, 산소17과 산소18은 더 무거운 동위원소입니다. 원래의 물은 이미 알갱이 속에 남아 있지 않아서, 광물의 화학 조성과 계산으로 그 광물을 만든 액체의 성질을 거꾸로 추정했습니다.

그 결과 원래 물의 산소18 대 산소16 비율은 지구 바닷물보다 약 15% 높았을 수 있습니다. 앞서 원시 운석의 광물과 67P 추류모프-게라시멘코 혜성 관련 물질에서도 비슷한 물의 흔적이 발견됐지만, 외곽 태양계 전체의 특징인지는 분명하지 않았습니다.