지구에서 약 700광년 떨어진 외계행성에서 아침에는 모래 성분 구름이 자욱했다가 저녁에는 맑게 개는 일일 날씨 주기가 처음으로 포착됐다.
미국 존스홉킨스대 연구팀은 21일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 제임스웹 우주망원경(JWST)을 이용해 외계행성 'WASP-94A b'의 구름 순환 현상을 발견했다고 발표했다. 이번 발견은 행성 대기 구성 성분을 훨씬 정밀하게 분석할 길을 열었다는 평가를 받는다.
연구팀은 '뜨거운 목성' 유형의 가스 행성인 WASP-94A b가 항성 앞을 지날 때 빛의 변화를 분석했다. 특히 행성이 항성을 가리기 시작하는 지점(행성의 아침)과 완전히 통과한 직후 지점(행성의 저녁)의 대기 상태를 각각 측정하는 새로운 기법을 적용했다.
관측 결과, 이 행성의 아침 하늘은 암석의 주성분인 '마그네슘 규산염'으로 이뤄진 구름으로 뒤덮여 있었으나, 저녁 하늘은 구름 한 점 없이 맑은 것으로 나타났다. 이는 행성 양쪽의 날씨가 극명한 차이를 보인다는 것을 의미한다.
연구팀은 이러한 현상의 원인으로 두 가지 가설을 제시했다. 하나는 강력한 바람이 행성의 밤 지역에서 생성된 구름을 낮 지역으로 옮긴 뒤 뜨거운 대기 깊숙이 끌고 들어가 사라지게 한다는 것이다. 다른 하나는 섭씨 1000도가 넘는 낮의 열기에 구름 입자가 증발해 사라지는 현상이다.
이번 발견의 가장 큰 의의는 구름에 가려졌던 행성 대기의 민낯을 볼 수 있게 됐다는 점이다. 연구팀은 구름이 없는 저녁 시간대 대기를 분석해 WASP-94A b의 산소와 탄소량이 목성의 5배 수준이라는 사실을 밝혀냈다. 기존 허블 망원경 관측에서는 구름의 영향으로 수백 배 많다는 잘못된 결과가 나왔었다.
연구 책임자인 데이비드 싱 존스홉킨스대 교수는 "지난 20년간 외계행성 연구에서 구름은 늘 골칫거리였다"며 "이번 발견으로 시야를 확보했을 뿐 아니라 구름의 성분과 순환 과정을 정확히 파악할 수 있게 됐다"고 설명했다.
연구팀은 같은 방법으로 다른 '뜨거운 목성' 8개를 추가 분석했으며, 이 중 2개 행성에서도 유사한 구름 순환 주기를 확인했다. 향후 연구팀은 이 기법을 활용해 다양한 유형의 외계행성으로 연구를 확대할 계획이다.