목성형 행성은 화성 궤도 바깥쪽을 돌고 있는 행성들로 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 있습니다. 목성형 행성은 단단한 암석으로 이루어진 지구형 행성과 달리 주로 가스와 액체로 이루어진 행성으로 밀도는 낮지만 크기는 거대합니다. 이 글에서는 목성형 행성에 대해서 알아보겠습니다.
1. 목성
태양계의 5번째 궤도를 돌고 있는 목성은 별이 될 뻔한 행성으로 부피나 질량이 조금만 더 컸다면 태양처럼 강력한 에너지를 내는 별이 될 수도 있었던 천체입니다. 로마신화 최고의 신인 주피터(Jupiter)에서 유래된 이름으로 그리스신화의 제우스(Zeus)에 해당합니다. 목성은 주로 가스로 이루어진 행성으로 수소 75%, 헬륨 25% 그리고 소량의 기타 물질로 구성되어 있습니다. 공전주기는 약 11년이고 자전주기는 약 10시간으로 굉장히 빠른 자전 속도를 가지고 있는데, 이는 전형적인 목성형 행성의 특징입니다. 목성은 반지름이 약 7만km로 지구 크기의 약 11배 정도 되는 거대한 행성으로 태양계에서 가장 큽니다. 목성은 가스로 된 형태이기 때문에 지형적인 특징은 없고, 줄무늬와 대적점이 도드라진 특징이라고 할 수 있습니다. 목성의 줄무늬는 자전 방향과 평행하게 나타나는 것으로 보아, 고위도와 저위도의 자전 속도 차이에 의해 생기는 것이라고 알려져 있습니다. 지구에서 관측했을 때 붉은 점이 보이는데, 이것은 대적점이라고 하는 일종의 폭풍과 비슷한 거대한 소용돌이라고 추정하고 있습니다. 목성은 덩치가 크기 때문에 작은 태양계라고 불릴 만큼 많은 위성을 보유하고 있습니다. 약 60개 이상의 위성이 목성을 중심으로 돌고 있다고 알려져 있습니다. 그중 가장 유명한 것은 갈릴레이가 최초로 발견하여 갈릴레이 위성이라 불리는 4개의 대형 위성 가니메데, 칼리스토, 유로파, 이오입니다.
2. 토성
토성의 이름 새턴(Saturn)은 로마 신화 농경의 신 사투르누스(Saturnus)에서 유래한 것입니다. 토성은 암석, 얼음, 먼지로 구성된 화려한 고리를 가진 행성으로, 크기는 지구반지름의 약9.5배이며, 공전주기는 약 30년, 자전주기는 약 10시간입니다. 토성은 태양계에서 2번째로 큰 행성이지만 평균 밀도가 물의 밀도보다 낮아 아마 물에 뜰 수 있다고 예측합니다. 토성의 고리는 1609년 갈릴레이가 최초로 발견하였으나, 당시 망원경 성능이 좋지 않아 고리 모양이라는 것을 확실히 알지는 못했습니다. 약 50년 뒤 호이겐스가 토성의 고리 모양을 밝혀냈으며, 1675년 이탈리아의 천문학자 카시니는 더욱 좋은 망원경을 이용해 토성의 고리가 하나가 아니라 여러 개로 이루어져 있다는 것을 알아냈으며, 고리와 고리 사이의 빈 공간도 찾아냈습니다. 이 빈 공간을 카시니 간극이라고 합니다. 토성의 고리는 매년 관측할 때마다 다르게 보이는데, 토성의 시선 방향의 변화로 고리의 위치가 변하는 것으로 보이는 것입니다. 토성은 약 60여 개의 위성을 가지고 있는데, 대표적으로 아틀라스 미마스, 엔켈라두스, 타이탄 등이 있습니다. 타이탄은 목성의 가니메데 다음으로 큰 위성으로 유일하게 대기를 가지고 있는 위성입니다. 타이탄의 대기는 대부분 질소로 이루어져 있으며, 소량의 메탄과 아르곤, 미량의 수소분자, 일산화탄소 등이 존재합니다.
3. 천왕성
그리스 신화에서 유래된 이름으로 우라노스(Uranus)는 제우스의 할아버지입니다. 천왕성은 가스형 행성이지만 온도가 낮아서 얼음 형 행성으로 세분화할 수 있습니다. 공전주기는 약 84년이며, 자전주기는 약 71시간입니다. 천왕성의 대기에는 수소가 약 83%, 헬륨이 15%, 메탄 2% 등이 포함되어 있고, 반사율이 높은 암모니아와 황을 가지고 있습니다. 천왕성의 대기는 태양 빛의 적색 파장을 흡수하고 청색과 녹색 파장들의 상당량을 반사하기 때문에 전체적으로 청록색을 띱니다. 천왕성은 지구에서 눈으로 관측되지 않기 때문에 육안이 아닌 천체망원경으로 발견된 최초의 행성입니다. 천왕성도 여러 개의 고리를 가지고 있지만, 아주 어둡기 때문에 1977년이 되어서야 고리를 발견하게 됩니다. 천왕성의 크기는 지구 반지름의 약 4배입니다. 자전축이 97도로 기울어져 있기 때문에 누워서 도는 행성이라는 별명이 생겼습니다. 코델리아, 미란다, 오베론, 티타니아 등 27개의 위성을 가지고 있습니다.
4. 해왕성
해왕성 넵튠은 로마신화 바다의 신에서 유래된 이름입니다. 해왕성은 천왕성과 마찬가지로 얼음형 행성입니다. 공전주기는 약 164년, 자전주기는 약 16시간입니다. 해왕성 역시 다른 행성들처럼 여러 개의 위성을 가지고 있는데, 이 중 가장 큰 것은 트리톤입니다. 해왕성의 반지름은 지구반지름의 약 3.8배로 천왕성보다 조금 작습니다. 천왕성과 해왕성은 크기와 색깔이 비슷하기 때문에 사진으로 구분하기에 헷갈리기도 하지만, 해왕성에 있는 대암점(Great Dark spot)이라는 검은 점으로 해왕성을 구별해 낼 수 있습니다.
5. 행성 자격이 박탈된 명왕성
명왕성의 이름 플루토는 지하의 신에서 유래된 것으로 그리스 신화의 하데스에 해당합니다. 1930년 발견된 이후, 태양계의 9번째 행성으로 명왕성이라고 인식되어 왔으나, 2006년 국제천문연맹이 새로운 행성 분류법을 제정함에 따라 행성의 지위를 잃고 왜소행성으로 분류되어 134340이라는 번호를 부여받게 되었습니다. 1990년대 이후 관측기기의 발달로 명왕성급 천체들이 대거 발견되었고, 이에 따른 행성 재분류의 필요성이 대두되었습니다. 2006년 국제천문연맹(IAU)에서 행성에 대한 새로운 정의를 합의하였으며, 이 조건을 만족하지 못하는 명왕성을 왜소행성으로 분류한 것입니다. 국제천문연맹에서 발표한 행성의 정의는 ‘첫째, 태양 주위를 돌아야 한다. 둘째, 일정한 질량을 가지고 있어 구형을 유지해야 한다. 셋째, 자신의 궤도에서 주위에 지배력을 가져야 한다.’입니다. 이 세 가지 조건에 부합되지 않으면 행성이라 할 수 없습니다. 명왕성이 행성에서 제외된 이유는 명왕성 귀도 가까이에 있는 카이퍼벨트(해왕성 바깥쪽에서 태양의 주위를 도는 얼음 덩어리와 미행성체들의 집합체)를 끌어들일 만큼 충분한 중력을 가지고 있지 않기 때문으로 보고 있습니다.