[논문 리뷰] New Indivisible Planetary Science Paradigm

J. Marvin Herndon|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 17.

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한 줄 요약

이 논문은 고압 및 고온 조건에서 거대한 기체 원행 星 내부에서 응축과 중력 침강을 통해 거대 핵을 가진 행성들이 형성되는, 새로운 비가역적 행성 과학 이론을 제안한다. 지구의 핵은 300지구질량의 기체/ices 층에 의해 눌려 현재 지름의 약 66%로 압축되었으며, T-Tauri 단계의 폭발은 내행성的大기층을 벗기고 물질을 재분포시켜 일반 콘드리트와 소행성 Belt를 형성하였다. 이는 수성의 조성과 화성의 지하수 잠재력에 대한 통찰을 제공한다.

ABSTRACT

I present here a new, indivisible planetary science paradigm, a wholly self-consistent vision of the nature of matter in the Solar System, and dynamics and energy sources of planets. Massive-core planets formed by condensing and raining-out from within giant gaseous protoplanets at high pressures and high temperatures. Earth's complete condensation included a 300 Earth-mass gigantic gas/ice shell that compressed the rocky kernel to about 66% of Earth's present diameter. T-Tauri eruptions stripped the gases away from the inner planets and stripped a portion of Mercury's incompletely condensed protoplanet, and transported it to the region between Mars and Jupiter where it fused with in-falling oxidized condensate from the outer regions of the Solar System and formed the parent matter of ordinary chondrite meteorites, the main-Belt asteroids, and veneer for the inner planets, especially Mars. In response to decompression-driven planetary volume increases, cracks form to increase surface area and mountain ranges characterized by folding form to accommodate changes in curvature. The differences between the inner planets are primarily the consequence of different degrees of protoplanetary compression. The internal composition of Mercury is calculated by analogy with the Earth. The rationale is provided for Mars potentially having a greater subsurface water reservoir capacity than before realized.

연구 동기 및 목표

• 내부 구조, 운동, 에너지원을 통합하는 자율적이고 일관된 행성 형성 및 진화 모델을 수립하기 위해.
• 다양한 정도의 원행성 압축에 의해 내행성 간 조성 차이를 설명하기 위해.
• T-Tauri 이후의 재분포를 통해 일반 콘드리트 우주석과 주행성 소행성대의 기원을 설명하기 위해.
• 새로운 형성 역학 기반으로 수성의 내부 구조와 화성의 지하수 저장 능력을 재평가하기 위해.
• 압축 해소에 따른 균열과 굴곡을 통한 체적 팽창과 지각 구조 형성 메커니즘 제공하기 위해.

제안 방법

• 고압·고온의 기체 원행성 내부에서 밀도 높은 핵의 응축과 중력 침강을 행성 형성 과정으로 모델링하기 위해.
• 열역학 원리를 적용하여 기체/ices 층의 무게로 인한 암석 핵의 압축을 추정하고, 지구 핵의 지름이 현재 크기의 약 66%로 줄어들었음을 계산하기 위해.
• T-Tauri 단계 폭발을 내행성 대기 벗기기와 행성 물질의 운반 원동력으로 시뮬레이션하여 소행성대로의 물질 이동을 분석하기 위해.
• 지구의 압축된 핵 모델을 기반으로 수성의 내부 조성을 유추하기 위해 유사성 추론을 적용하기 위해.
• 지구 표면에 미치는 체적 팽창 효과를 분석하여 압축 해소에 따른 균열과 굴곡을 통해 산맥 형성과 지각 변형을 설명하기 위해.
• 외태양계에서 유입되는 산화된 응축 물질과 벗겨진 행성 물질을 융합하여 일반 콘드리트 우주석과 주행성 소행성대의 모체 천체 형성 분석하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기체 원행성 내부에서 고압 응축과 중력 침강이 어떻게 거대 핵을 가진 행성들을 형성하는가?
• RQ2 원행성 압축 정도가 내행성 간 크기와 밀도의 차이를 어느 정도 설명할 수 있는가?
• RQ3 T-Tauri 단계 폭발이 행성 대기를 벗기고 소행성대 및 일반 콘드리트 형성에 기여한 물질 재분포에 어떤 역할을 했는가?
• RQ4 지구의 압축된 핵 모델을 기반으로 수성의 내부 구조는 어떻게 유추할 수 있는가?
• RQ5 이 새로운 형성 이론에 기반해 화성의 지하수 저장 능력은 이전 추정보다 얼마나 높을 수 있는가?

주요 결과

• 지구의 암석 핵은 300지구질량의 기체/ices 층의 압력으로 현재 지름의 약 66%로 압축되었다.
• T-Tauri 폭발은 내행성의 기체를 벗기고 수성의 완전히 응축되지 않은 원행성 물질의 일부를 화성과 목성 사이 영역으로 이동시켰다.
• 이동된 물질은 외태양계에서 유입된 산화된 응축 물질과 융합되어 일반 콘드리트 우주석과 주행성 소행성대의 어머니 천체를 형성하였다.
• 균열 형성과 굴곡은 압축 해소에 따른 체적 증가에 의해 발생하며, 이는 산맥 형성 원리를 설명한다.
• 내행성 간의 차이는 조성의 차이만이 아니라, 원행성 압축 정도의 다양성에 기인한다.
• 이 새로운 형성 모델에 기반해 화성은 이전 추정보다 더 큰 지하수 저장 능력을 지닐 수 있다.