지구가 속해 있는 은하계의 일부 태양과 같은 별 주위를 공전하는 태양계 밖에 있는 행성은 지구보다 더 뜨겁고 지질학적으로 활성적일 수 있다는 연구 결과가 미국의 과학자들에 의해서 밝혀졌다. 이들 연구진은 붕괴하면서 행성 내부를 가열하는 토륨과 같은 풍부한 방사성 원소들을 조사하였다. 이 원소는 행성이 어떻게 진화해 가는지에 대한 중요한 역할을 하며 따라서 그에 대한 단서를 제공해줄 수 있다. 이들 연구진은 지구보다 토륨(Thorium)이 더 풍부한 행성들은 생명 발달에 좋은 환경을 제공하여 줄 수 있으며, 따라서 우주생물학자 및 지구의 태양계 밖에 있는 행성을 찾는 연구자들에게 좋은 연구 대상이 될 수 있을 것이다.

이 연구는 오하이오 주립 대학의 케이맨 운터본(Cayman Unterborn)과 그의 동료 연구진에 의해서 수행되었다. 그는 칠레에 위치한 유럽 남부 관측소의 고정밀도 방사방향 속도 행성 탐사(HARPS)에서 수집한 데이터를 사용하였다. 이들 연구진은 나이, 크기, 일반적인 구성에서 태양을 닮은 별들의 “태양 트윈스(solar twins)”에 연구를 집중하였다. 이런 별들 안의 포타슘, 토륨 및 우라늄과 같은 풍부한 방사선 원소들을 관측함으로써, 이들 연구진은 그 별들을 공전하는 태양계 밖의 행성들의 구성을 알아낼 수 있었다. 특히, 태양보다 더 많은 토륨을 가진 별을 공전하는 태양계 밖의 행성들은 우리 태양계 안의 행성들보다 더 많은 토륨을 가지고 있을 것으로 보인다.

지금까지 연구한 8개의 태양 트윈스들 중에서, 7개는 태양보다 훨씬 더 높은 토륨 밀도를 보였다. 이 연구를 이끈 운터본은 그것은 모두 슈퍼노바를 가진 별들이라고 설명하였다. 슈퍼노바 안에서 생성된 이런 원소들은 새로운 별들과 행성들을 형성하기 위해 이용 가능한 물질들을 결정한다. 연구진이 지금까지 연구한 태양 트윈스들은 은하 주위에 산재되어 있으며, 따라서 그것들은 모두 다른 슈퍼노바로부터 형성되었다. 단지 태양보다 그것들이 형성되었을 때 더 많은 토륨을 가지고 있었기 때문에 이런 결과가 발생된 것이라고 연구진은 설명하였다.

지구와 같은 행성에서, 판 구조론은 특히 방사선 원소들의 붕괴로 인해서 맨틀에 생성된 열에 의해서 구동된다. 행성의 중심핵은 뜨거운 상태에서 시작하였기 때문에 뜨겁지만, 중심핵만이 우리의 유일한 열원은 아니다. 그에 상응하게 기여하는 것은 지구가 형성되었을 때 존재하였던 원소들의 느린 방사선 붕괴라고 오하이오 주립 대학의 웬디 파네로(Wendy Panero)는 설명하였다. 지구상에서, 대부분의 이런 열은 우라늄에서 나온다. 그러나 토륨은 우라늄보다 더 긴 반감기를 가지고 있으며 더 많은 에너지를 발생시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

따라서 토륨은 더 크고 더 오래 지속되는 열원으로 행동한다. 이런 원소를 더 많이 가진 행성은 따라서 더 뜨거울 뿐만 아니라 더 오래 기간동안 그런 상태를 유지하여 더 역동적이고 더 오래 지속되는 지각 변동 활동을 할 것이다. 판 구조론은 행성 표면 상에서 물의 존재를 유지시키는데 중요한 역할을 할 것이라고 믿어지고 있다. 이것은 또한 기본적인 생명체를 지원하는데 필요한 다른 화학물질을 재활용하고 보충하는 데에도 중요할 것으로 간주되고 있다. 운터본과 그의 동료 연구진은 따라서 이런 토륨이 풍부한 태양 트윈스 주위의 행성에 그것들이 태양 주위를 공전할 경우보다 더 외계 생명체를 보유할 가능성이 크다고 말하였다.

더구나 더 오래 움직이는 판 구조론은 또한 그와 같은 행성에서의 생명체가 지구보다 더 오랜 시간 동안 진화할 수 있는 시간을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 더구나, 토륨에서 나오는 추가적인 열은 생명체가 살 수 있는 행성 공전 지역에서의 서식지가 태양계보다 더 클 수 있다는 것을 의미한다. 만약에 이런 행성들이 이전에 우리가 생각했던 것보다 더 따뜻하다면, 우리는 효과적으로 이런 별 주위의 서식지 크기를 향상시킬 수 있다고 운터본은 말하였다. 은하를 가로질러, 우리 별과 같은 별들 안에 방사선 원소들의 양이 자연적으로 변할 수 있다는 것은 자연스러운 생각이라고 뉴질랜드 옥클랜드(Auckland) 대학의 캐슬린 캠프벨(Kathleen Campbell)은 논평하였다.

캠프벨은 우리가 멀리서 태양계의 서식 가능한 영역의 크기를 추정할 수 있다는 것은 흥미로운 것이라고 말하였다. 그러나 그녀는 이 연구에서 더 오래 존재하는 판 구조론이 생명체가 발생하기에 더 많은 시간을 주어야 할 필요가 있는지가 분명하지 않다고 말하였다. 왜냐하면 그것은 지구 역사에서 매우 초기에 발생하였기 때문이다. 지금 시점에서, 연구진은 확실히 말할 수 있는 것은 태양과 같은 별 내부의 방사선 원소들의 양에 자연적인 변이가 약간 있다는 것이라고 운터본은 말하였다. 태양을 포함하여 단지 9개의 샘플만으로, 은하 전체를 통하여 변이의 완전한 정도에 대해서 말할 수는 없다고 그는 덧붙였다. 이들 연구진은 HARPS 데이터를 더 분석하여 그들의 연구에 사용된 컴퓨터 모델의 정밀도를 향상시킬 뿐만 아니라 더 많은 태양 트윈스를 찾아 비교 분석할 계획이라고 말하였다.

첨부그림: ESO 3.6 m 망원경으로 관측한 행성의 궤적.