태양계 최대 행성인 목성(오른쪽 네모 안)을 관측한 '켁 전망대'의 쌍둥이 망원경. / Splush, Keck Observatory

태양 폭풍(solar storm)이 목성의 자기권(magnetosphere)을 압축하고 상층 대기에 극적인 온도 상승을 일으키는 현상을 과학자들이 처음 관찰했다. 태양풍(solar wind) 아래 목성의 방어막이 붕괴됐다는 분석까지 나온다. 지금까지는 목성 같은 거대 행성의 대기가 태양풍에 대해 상대적으로 강한 저항력을 가지며, 빠른 자전 때문에 오로라 가열이 극지로 제한될 것이라고 여겨진 것과는 다른 결과여서 주목된다.

영국 레딩대학교의 한 연구팀은 목성과 가스 거성들이 '태양의 분노'로부터 이전에 생각했던 만큼 보호받지 못한다는 것을 알아냈다고 사이테크데일리가 현지시간 3일 보도했다. 연구자들은 하와이 마우나케아 천문대에 위치한 켁 망원경(W. M. Keck Observatory)과 주노 우주선 데이터를 사용해 태양풍이 거대 행성의 대기를 통해 어떻게 파문을 일으키는지 살펴봤다.

과학자들은 태양풍이 목성을 강하게 충돌하는 장면, 태양 폭풍이 목성의 자기 차폐를 뚫고 들어가 뜨거운 열점을 만드는 현상을 포착했다. 연구 결과는 3일 '지구물리학 리서치 레터스(Geophysical Research Letters)'에 발표됐다.

2017년 발생한 태양풍이 목성을 강타해 자기권을 축소시켰고, 목성 둘레의 절반에 걸쳐 상층 대기에 섭씨 500도 이상의 뜨거운 지역이 한때 생겼다. 목성의 전형적인 대기 온도는 섭씨 약 350도(화씨 662도)다. 이런 태양 폭풍은 한 달에 2~3번 목성에 충돌한다. 

연구 주저자인 제임스 오도너휴는 태양풍에 대한 목성의 반응이 예상 밖이었다고 말했다. 태양풍이 자기권을 밀어내며 오로라 활동을 일으켰고, 열이 대기에 퍼졌다. 이는 외부 행성에서 처음 관찰된 현상이다.

목성의 직경은 지구의 11배이며, 가열된 지역은 매우 크다. 오도너휴에 따르면 목성은 태양이 행성에 미치는 영향을 연구하는 실험실 역할을 한다. 태양 폭발은 목성 극지의 오로라 가열을 강화했고, 뜨거운 가스가 적도로 흘렀다. 이는 목성의 빠른 자전이 열을 극지에 가둔다는 기존 생각을 뒤바꿨다. 이로써 목성이 태양 활동에 더 취약하다는 것을 보여주며, 기존의 이론적 가정보다 실제 대기 반응이 훨씬 동적임을 입증한 셈이다.

레딩대학교의 매튜 오웬스는 태양풍 모델이 목성 대기의 교란을 정확히 예측했다고 밝혔다. 이는 우주 날씨 예측 시스템의 정확성을 높이고, 지구를 위험에서 보호하는 데 중요하다. 이번 연구는 태양계 행성들이 태양 활동에 어떻게 반응하는지 이해하는 단서가 될 것으로 보인다.