천왕성·해왕성의 기묘한 자기장, 새 연구가 내부 극한 환경으로 설명

천왕성은 자전축이 97도 누워 있어 수십억 년 전 충돌 때문이라는 추측이 있었습니다. 하지만 충돌이 없었던 해왕성도 비슷하게 뒤틀려 있어, 원인은 두 얼음 거인의 본질적 성질에 있을 가능성이 큽니다.

전기 전도도가 열쇠

자기장은 회전하는 천체 안에서 전기가 통하는 유체가 대류하며 만들어지는 발전기 효과로 생성됩니다. 연구를 이끈 텍사스대 오스틴 캠퍼스의 Chi Yan은 깊은 곳에서는 압력과 온도가 매우 높아 물 분자가 이온으로 쪼개질 수 있고, 깊이에 따라 물질의 전기 전도도가 높아질 수 있다고 설명했습니다. 이 조건을 반영한 시뮬레이션은 두 행성의 기묘한 자기장을 재현했습니다.

모델은 자기장이 수십 년 사이에 크게 변할 수 있음도 보여줍니다. Yan은 지구의 자기 기울기는 50년에 1도 안팎으로 움직이지만, 얼음 거인은 어떤 시기에는 수십 년간 수십 도씩 흔들리고 어떤 시기에는 거의 변하지 않는다고 말했습니다.

앞으로의 검증

공동 저자인 노섬브리아대의 Tom Stallard는 제임스 웹 우주망원경으로 두 행성의 적외선 오로라를 관측하고 있습니다. 오로라의 위치는 자기장 상태를 보여주므로, 보이저 2호 자료 및 시뮬레이션과 결합하면 현재 자기장을 추정해 1980년대와 비교할 수 있을 것으로 기대됩니다. NASA는 2040년대 초 천왕성 재방문 임무를 우선 과제로 삼았으며, 확실한 검증은 새 탐사선이 도착해야 가능합니다.