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1. 개요
슈퍼지구(Super-Earth)는 외계 행성 중 그 질량이 지구보다 큰 암석 행성을 분류하는 용어다. 구체적으로 질량은 최소 지구 질량 초과에서 최대 천왕성-해왕성 질량(지구의 17배) 정도이다. 지구 질량 10배 초과는 메가지구(Mega Earth)로 구분하기도 한다.2. 특성
태양계에서는 지구가 가장 큰 암석 행성이기에 슈퍼지구라 불릴만한 행성은 존재하지 않으며, 지금까지 발견된 외계 행성은 그 존재가 간접적으로 증명된 것들이 절대 다수이다. 즉 우리 태양계 내 행성처럼 선명한 컬러 사진으로 그 모습을 찍은 존재가 없어 정확히 이 별이 어떤 상태를 지녔는지는 알 수 없다. 물론 '광점' 형태로 행성의 모습을 담은 사례는 여럿 있으나 구체적인 표면 상태를 알려주기에는 영 부족하다.다만 행성이 주성 앞을 지나가면서 가릴 때 별의 빛이 어두워지는 양을 측정하면 행성의 크기를 알 수 있는데, 그 행성의 질량과 크기를 대비하여 밀도를 추측할 수 있고, 이를 통해 행성의 구성 물질이 돌덩어리인지, 물인지 아니면 가스인지를 식별할 뿐이다.
따라서 모항성의 밝기가 변덕이 심한 경우가 대부분임을 생각하면 정확한 행성의 크기를 구하는 것도 만만치 않은 일이다.
슈퍼지구를 가리켜 '뜨거운 해왕성' 등의 명칭으로도 부르는데, 이는 슈퍼지구 질량의 천체는 해왕성처럼 작은 가스 행성으로도 존재할 확률이 크기 때문이다. 모든 것은 아직 엄청난 거리에 있는 작은 천체를 식별할 정도의 정교도가 떨어지기 때문으로, 이 속성을 구분하는 경지까지 도달하려면 아직도 많은 시간이 필요할 것으로 보인다.
태양계 내에는 알려진 슈퍼지구가 없지만 이론상의 천체인 제9행성이 슈퍼지구로 추측된다. 외계 행성의 사례에서 제9행성과 유사한 질량과 특성을 가진 외계 행성들은 대부분 암석형이기 때문이다. 2025년의 최신 모델에 따르면 제9행성의 질량은 지구의 4.4±1.1 배로 예상된다. #
과거에는 암석/가스 행성의 경계를 지구 질량의 10배 정도로 추측했으나, 현재 연구 결과로 보면 과거 슈퍼 지구로 불렸던 행성들은 대부분 미니 해왕성에 더 가까울 듯하다. 지구 반지름 1.7배, 질량 3.5배 정도부터 벌써 암석 행성일지 의심하는 추세인데, 지구 질량 10배를 넘는 행성이 과연 슈퍼 지구일지는 의심이 된다. 논문에 따르면 해왕성형 행성일 가능성은 지구 질량 4.4배부터 늘어나기 시작한다고 한다. #
사실 메가 지구들은 목성의 핵만큼 무겁다. 슈퍼 지구까지만 봐도 천왕성, 해왕성의 핵 질량 정도의 천체들도 있다. 그 뜻은 슈퍼지구들은 가스를 모아 가스 행성이 될 수도 있었던 뜻이다. 실제로 어떤 슈퍼 지구들은 가스 행성이었는데 모항성의 플레어나 항성풍으로 가스가 다 날아가 핵만 남은 것으로 추정되며, "소니언 행성"이라는 이름으로 불린다. 모항성에 매우 가까운 뜨거운 목성형 행성들이 모항성에 삼켜지지 않는다면 대체로 결국 소니언 행성으로 변한다.
3. 슈퍼지구의 환경
슈퍼지구가 만약 암석으로 이루어진 천체라면 보통 그 중력이 매우 강할 것이다.[1] 다만 대중적으로 알려진 소~중 규모의 슈퍼지구들은 지구 중력 1~1.5배를 웃도는 정도로, 인간이 아예 못 버틸 수준은 아니다. 좀 더 크기가 커지면 2~3배에 이르는 경우가 생긴다.또한 강한 중력 때문에 지형의 요철은 적어지고 지질 구조는 무너져내려 바다 행성이 될 확률이 높다.
슈퍼지구에선 자연재해도 빈번할 것이다. 행성 내의 지열도 지구보다 많고 클 것이기에 화산, 지진이 더 크고 심해진다. 중력도 더 크다 보니 기압도 더 높고 대기현상도 더욱 활발해져서 태풍, 폭풍의 파괴력도 커지며 소행성의 천체 충돌도 빈번할 것이다.
4. 생명체의 존재 가능성
슈퍼지구에 외계 생명체가 있을 경우 높은 중력을 버티기 위해 에너지의 상당수를 뼈와 근육에 투자해야 한다. 슈퍼지구의 생명체 및 지성체는 고압의 중력으로 지구의 가오리, 넙치, 드워프처럼 비교적 키가 작고 납작한 형태를 취할 가능성이 클 것이다.슈퍼지구에서 지적 생명체의 출현과 문명 발달에서는 지구보다 열악할 확률이 크다. 뇌의 발달이 이루어져야만 지능이 생기고 지적 생명체가 되는데, 문제는 뇌는 신체 부위 중 부피 대비 에너지를 가장 많이 소비하는 곳이다. 즉 지구보다 진화생물학적으로 크게 불리해진다.
현대 문명을 이루기 위해서 필요한 건물조차도 짓기 어려워진다. 중력이 높아 지구에서처럼 초고층 건물을 짓는 것에 있어서도 난이도가 상당해진다.
또한 원자력 추진 기술을 터득하지 않는 한 우주 개척 역시 영 어려울 가능성이 높다. 강한 중력으로 인해 화학 로켓을 사용하려면 훨씬 더 많은 연료가 필요하며, 우주 엘리베이터를 만들려면 탄소나노튜브보다 훨씬 강고한 재료가 필요하기 때문. #
물론, 화성같이 밀도 낮은 슈퍼지구가 있을 경우 중력 가속도도 낮아져 중력 관련 문제는 어느 정도 해결된다.
5. 여담
슈퍼지구라는 용어를 유사지구와 혼동하는 경우가 있는데, 완전히 다른 개념이다. 슈퍼지구는 지구보다 거대하고 무거운 암석 행성을 의미할 뿐, 지구와의 유사성은 전혀 함축하고 있지 않다. 물론 유사지구가 슈퍼지구일수도 있다.또한 외계 행성이 아니라 외계 위성이라도 반대로 지구보다 크기가 크면 역시 슈퍼지구가 될 수 있다.