지구가 다른 행성과 궤도를 공유한다면 어떻게 될까? (말굽 궤도)

지구는 태양 주위를 거의 원형 궤도로 돌고 있는 유일한 행성입니다. 하지만 지구가 다른 행성과 궤도를 공유한다면 어떻게 될까요?

 

두 행성이 공전하거나 별 주위의 동일한 영역을 공유하는 가장 특이한 방법 중 하나는 소위 말굽 궤도입니다. 두 세계가 별을 중심으로 원을 그리며 움직이는 대신, 각각은 부러진 고리의 두 반쪽처럼 서로 마주 보는 초승달 모양의 말굽 모양 궤도의 가장자리를 따라 움직일 것입니다.

 

프랑스 보르도 연구소의 천체 물리학자 레이먼드는 과학 학술지에 "말굽 궤도는 다른 지구에서 가장 흥미로운 구성 중 하나라고 생각한다"라고 말하며, "두 행성이 같은 별 주위의 같은 원반에 형성되었고 비슷한 물질로 인해 형성되었을 가능성이 높기 때문에 이들의 진화를 연구하는 것은 태어날 때 헤어진 쌍둥이의 삶을 연구하는 것과 비슷하다"라고 설명했습니다.

 

말굽 궤도는 매우 불가능하게 들릴 수 있습니다. 그러나 토성의 위성 야누스와 에피메테우스는 토성의 주 고리 바로 너머인 토성의 약 150,000km 떨어진 말굽 궤도를 따라 이동한다고 레이먼드는 지적했습니다. 그들이 얻는 가장 가까운 거리는 서로 약 15,000km입니다.

 

태양의 거주 가능 구역(행성 표면에서 액체 물이 생존할 수 있을 만큼 온난한 별 주변 지역)에 있는 한 쌍의 지구 크기 세계에서 말굽 궤도가 어떤 모습일지 상상해 봅시다. 이 세계의 이름을 '지구'를 뜻하는 라틴어인 테라와 텔루스로 지정하겠습니다. 서로 가장 가까운 접근 방식에서 테라와 텔루스는 지구와 태양 사이의 평균 거리(약 9,300만 마일 또는 1억 5,000만 킬로미터)인 천문단위(AU)의 약 4%~5% 내에 있게 됩니다.

 

레이몬드는 "그러한 거리에서 그들은 보름달 직경의 4분의 1에서 5분의 1만큼 서로 크게 보일 것"이라고 말했습니다. 그 후, 그들은 태양 뒤에서 서로의 시야에서 사라질 때까지 천천히 서로 멀어졌고, 레이몬드는 "말굽 동반자가 하늘에서 자라서 지배적인 광원이 되는 것을 보는 것은 정말 멋진 일이 될 것이다"라고 말했습니다.

 

이러한 접근 및 이탈 주기의 길이는 말굽 궤도의 너비에 따라 달라집니다. 테라와 텔로스의 경우 말굽 궤도는 약 0.995 천문단위(AU)에서 약 1.005 천문단위(AU)까지 확장되므로, 레이몬드는 "근접 조우까지 약 33년이 걸릴 것"이라고 말했습니다. 그는 "태양으로부터의 거리의 작은 변화는 테라와 텔루스의 기후가 말굽 궤도의 양쪽을 전환할 때 크게 변하지 않을 것임을 의미할 것"이라고 지적했습니다.

 

테라와 텔로스의 삶은 어떤가요? 레이몬드는 전쟁과 별이 교차하는 사랑 이야기를 포함하여 행성 간의 경쟁과 파트너십을 상상할 수 있었습니다. 또한 두 세계가 서로에게 임무를 시작하기 오래전에 무선을 통해 장거리 펜팔 관계를 맺을 수도 있다고 상상할 수도 있습니다. 말굽 지구는 행성 형성 과정에서 원시행성, 즉 배아 세계로 진화할 가능성이 높으며, 둘 다 한 궤도에서 다른 궤도로 충돌하고 이동했습니다.

 

레이몬드는 "때때로 말굽형 구성이 나타날 것이다"라고 말하며, "정확히 이런 일이 얼마나 자주 일어나는지는 내가 아는 한 주의 깊게 연구된 적이 없다"라고 언급했습니다. 그럼에도 불구하고, 레이몬드는 "이것이 백만분의 일의 발생이라 할지라도, 은하계의 수천억 개의 별들 사이에 잠재적인 말굽형 지구가 여전히 많이 남아 있다"라고 결론지었습니다.