목성은 대부분 수소로 이루어져 있다. 헬륨은 목성을 이루는 총 분자 개수의 10% 정도만을 차지하지만, 목성의 질량은 25%를 차지하고 있다. 목성은 중원소로 이루어진 암석형 행을 가지고 있으며, 다른 큰 행성들처럼 뚜렷한 고체 표면이 없다. 목성의 질량은 태양계의 모든 행성을 합한 질량의 2.5배로, 태양의 겉면 위에 자리를 잡게 할 만큼 큰 질량을 가지고 있다.
지구와 목성을 비교해 보면, 목성의 부피는 지구보다 약 1,300배 크지만, 질량은 약 300배 정도만 크다. 그 이유는 목성의 밀도가 매우 낮기 때문이다. 이 낮은 밀도는 지구의 4분의 1도 되지 않는다. 그리고 내부는 큰 압력으로 인해 수소가 고체인 금속상태로 되어 있다.
목성은 황화수소암모늄 및 암모니아로 이루어져 있는 구름에 뒤덮여 있다. 구름층은 약 50km의 두께를 갖고 있으며, 두 개 이상의 구름층으로 나누어져 있다. 목성은 희미한 고리 계를 가지고 있다. 이고리계는 세 부분으로 나눌 수 있는데, 헤일로로 알려진 내부의 입자 토러스와 비교적 밝고 거대한 고리, 맨 가장자리에 매우 가는 고리가 있다. 이러한 고리들은 티끌로 이루어진 것으로 추정된다.
목성의 변화무쌍한 대기는 10~14개 정도로 보이는 줄무늬 형태로 보이는데, 쉴 새 없이 움직이면서 서로 섞이며 넓어지기도 하고 없어지기도 한다.
목성의 자기권은 행성의 극 지역에서 여러 차례 생겨나는 강력한 전파 방출의 원인이다. 목성의 위성인 이오의 화산활동으로 인한 기체가 목성의 자기권으로 나오게 되어 행성 주변에 토러스를 형성한다.
목성은 보통 태양, 달, 금성 다음으로 가장 밝은 천체이다. 목성의 궤도가 지구의 궤도보다 바깥쪽에 있기 떄문에 목성의 위상각은 지구에서 관측했을 때 11.5도를 넘을 수 없다. 그러한 이유로 목성은 지구에서 망원경으로 관측 시 항상 보름달처럼 보인다. 위상각 때문에 우주선 탐사를 통해서만 목성의 초승달과 같은 다른 위상을 볼 수 있다. 소규모의 망원경으로는 목성의 구름 띠 정도를 볼 수 있지만, 크고 성능이 좋은 망원경으로는 목성의 대적점까지 관측할 수 있다.
과거 갈릴레오 갈릴레이는 망원경을 사용하여 목성의 가장 큰 네 가지 위성을 발견하였고 이를 갈릴레이 위성이라고 한다. 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토 위성의 궤도 이심률로 인해 목성에 가까워짐으로써 목성의 중력에 의해 잡아당김으로 일정한 굽힘 현상이 발생한다. 이러한 증거로 이오의 큰 화산활동을 통해 확인할 수 있다.
1973년부터 현재까지 많은 수의 무인 우주 탐사선들이 목성 탐사를 했다. 그중 가장 잘 알려진 탐사선은 파이오니어 10호로, 최초로 목성에 근접하게 접근하여 목성의 다양한 특성들을 자세하게 보여준 우주 탐사선이다. 파이오니어 10호는 태양계 외행성 탐사를 목적으로 1972년 미국에서 발사되어 1년 뒤에 목성에 도착했다. 처음으로 목성의 사진, 자기장 정보 등을 탐색하여 지구로 전송했다. 1997년에는 탐사 임무를 마치고 우주의 미아가 되었다.
목성의 다양한 특징이 있지만 가장 큰 특징은 대적점이다. 대적점은 목성의 남반구에 자리 잡고 있으며 지구 크기의 약1.3배 크기의 붉은 색상 폭풍으로 매우 빠른 속도로 회전하고 있다. 대적점은 가로 길이가 1.6만km에 달하며 지구의 1.3배에 해당하는 크기이다. 대적점은 목성의 대기에서 발생하는 화학반응에 의하여 생기는 것으로 알려져 있다.
목성은 태양계의 다섯 번째 행성으로 가장 큰 행성이다. 목성은 고대 천문학자들에게도 잘 알려져 있었는데, 로마인들은 목성에 고대 로마 신화에 등장하는 신인 유피테르의 이름을 붙였다. 동양에서의 목성은 오행 중 하나인 나무에서 기원하였다.
목성의 자전은 10시간 이내로 한 바퀴를 돌만큼 태양계 행성 중 가장 빠른 속도를 가지고 있다. 이러한 자전으로 인해 목성은 지구에서 망원경을 통해 쉽게 확인할 수 있을 정도의 적도 팽대부가 만들어진다.
목성은 태양계의 진공청소기라고도 불리는데, 그 이유는 목성이 굉장한 중력 우물을 가지고 태양계 안쪽 근처에 자리 잡고 있기 때문이다. 목성은 태양계의 행성 중 혜성과의 충돌이 가장 많다. 혜성의 폭격으로부터 목성이 태양계를 보호해 줄 것으로 생각되었으나, 최근 연구 결과에 따르면 전체적인 혜성들의 숫자를 감소시키지 않는다고 한다.
1953년 밀러와 유리의 실험을 통해 원시 지구의 대기에 존재했던 생명체의 구성 요소인 아미노산을 포함한 여러 유기 화합물의 생성을 입증하였다. 암모니아, 수소 분자, 물 등이 목성의 대기에서도 찾아볼 수 있던 것이다. 하지만 목성의 대기에서의 물은 아주 적은 양만 존재하고 겉면이 높은 압력을 받는 깊은 곳에 있기 때문에 지구와 같은 생명체가 존재할 것이라는 이론은 신빙성이 떨어진다. 그러나 현재도 물 혹은 암모니아 기반 생명체가 목성의 상부 대기층에 진화할 수 있다고 가설 되어오긴 했다.
목성은 인류의 탐사와 이해를 위한 중요한 대상이다. 현재 미국 NASA에서 준비 중인 유로파 클리퍼 미션은 목성의 위성 가니메데에 대한 탐사를 목표로 하고 있으며, 이를 통해 목성 위성의 지하 해양과 관련된 미스터리를 해결하고자 한다.
목성은 태양계 내에서 빠른 자전을 하기 때문에 적도 지방이 볼록한 타원체의 형태를 가지고 있다. 이에 따라 태양처럼 차등 자전을 한다.
태양계 행성을 크게 지구형 행성과 목성형 행성으로 나눌 수 있다. 지구형 행성은 밀도는 크지만, 반지름과 질량이 작다. 또한 자전 속도는 느리고 대기는 비교적 무거운 기체들로 구성되어 있다. 반면 목성형 행성들은 가벼운 기체인 수소와 헬륨 등으로 구성되어 있다. 또한 두꺼운 대기층으로 둘러싸여 있는데, 겉면은 고온의 액체 수소로 되어있고, 그 아래에 고체 상태의 수소가 가운데까지 연결되어 있다. 밀도가 작고 자전 속도가 빠르며 크기는 다르지만 모두 고리를 가지고 있다.
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