지금 여러분이 앉아 있는 그 자리가
과거로 시간여행을 해본다면
얕은 바다 밑바닥일 수도 있습니다.
수 마일의 암석 아래의 장소이거나
용암이 흐르는 지옥같은 장소일 수도 있습니다.
하지만 시간을 더 돌려
대략 46억 년 전 쯤이라면
새로 태어난 별 주위를 선회하고 있는
엄청난 먼지와 가스 가운데 있을지도 모릅니다.
이것은 물리학의 가장 크고도 가장 작은 미스터리에 대한 설정입니다.
우주 먼지 덩어리에 대한 미스테리죠.
별과 별 사이의 공간은 비어 있는 듯 하지만
실제로는 가스와 먼지로 차있습니다.
대개 초신성에 의해 그곳으로 날려가게 되었지요.
고밀도 기체가 진스 질량이라는 특정 임계점에 도달하면
자가 붕괴를 하게 됩니다.
수축된 기체는 가속 회전을 하면서 가열됩니다.
결국 중심부의 수소를 연소시킬만큼 뜨거워지게 되고
이 때 별이 생성됩니다.
신성에서 핵융합이 시작하면서
가스와 먼지 덩어리의 위와 아래를 날려버리는 가스를 분출하고
원시 행성계 원반이라 일컬어지는 가스와 먼지 고리를 남기게 됩니다.
이 고리는 가스의 흐름이 대단히 강한 곳으로
가스의 소용돌이로 인해 먼지 입자들은 떠돌다가 서로 맞부딪히게 됩니다.
이 먼지 입자에는 미세한 금속 파편, 암석 조각, 심지어 얼음도 있어요.
먼지 무더기는 점점 더 큰 부피로 뭉치기 때문에
다양한 발달 단계에 있는
수많은 원시 행성계 원반을 우주에서 관측할 수 있습니다.
머리카락보다 굵기가 100분의 1정도로 얇은 먼지 알갱이는 서로 뭉쳐져서,
판데르발스의 힘이라 불리는 것을 통해
전자 덩어리가 분자의 한쪽으로 이동하고
한 쪽 끝에는 음전하를, 다른 쪽에는 양전하를 생성합니다.
양극은 서로 끌어당기지만 미세한 것만 반데르발스의 힘으로 잡히게 되죠.
여기서 한 가지 문제가 발생하는데, 일단 먼지 덩어리가 특정 규모가 되면
원반 내 대기 흐름은 끊임없이 입자들을 상호 충돌시키면서
부서지게 됩니다.
먼지 덩어리의 첫번째 미스테리는 어떻게 끊임없이 커지는가 입니다
이는 정전기 전하 이론으로 설명될 수 있습니다.
에너지 감마선, 엑스레이, UV 광자는
원반 내 가스 원자의 전자를 떨어뜨려
양이온과 음전자를 만들어냅니다.
전자들이 부딪히고 먼지에 달라붙으면
음극화가 됩니다.
대기 흐름이 먼지 덩어리를 함께 밀어붙일 때,
충돌 시 서로를 밀어내는 것처럼 충돌 속도를 늦춥니다.
약한 충돌로 파편화 되지 않는 것이지요.
반발력이 너무 강하다면 먼지 덩어리는 커질 수가 없을 겁니다.
또 다른 이론으로, 높은 에너지를 가진 입자들이
일부 먼지 덩어리로부터 더 많은 전자를 떨어뜨려
양극화가 되도록 한다는 것입니다.
양극은 서로를 끌어당겨서 먼지 덩어리는 빠른 속도로 커집니다.
또 다른 미스테리를 이야기 하기 전에 알아둘 것이 있습니다.
운석에서 발견된 증거에서 우리가 알게된 것이
이 먼지 덩어리들이 결국 가열되고 녹은 뒤
냉각되어 콘드룰이라는 고체 알갱이로 된다는 것 사실입니다.
어떻게, 왜 그렇게 되는지는 알 수 없습니다.
게다가 알갱이들이 형성된 다음에는 어떻게 결합되어 있는 걸까요?
이전의 정전기력은 매우 약해서
작은 암석 조차도 중력에 의해 결합되어 있을 수도 없습니다.
중력은 물체의 질량에 비례하여 증가합니다
그렇기 때문에 여러분 다리의 힘만으로도
작은 산 만한 크기의 소행성을 쉽게 벗어날 수 있을 것입니다.
중력이 아니라면 대체 무엇일까요?
그것은 아마도 먼지일 것입니다.
알갱이 가장자리에 있던 먼지 테두리는
접착테이프 역할을 합니다.
유성들에서 그 증거를 찾아볼 수 있습니다.
많은 콘드룰이 미세한 물질, 아마도 응축된 먼지의
테두리에 둘러쌓여 있습니다.
결국 콘드룰 알갱이는 더 큰 암석 안에 시멘트처럼 접착되어 있겠지요.
1 킬로미터 지름 정도 크기가 될 것입니다.
마침내 중력으로 서로 지탱해 줄 정도의 크기가 됩니다.
그것들은 계속해서 충돌하고 크기가 점점 커져 갑니다.
오늘날 우리가 알고 있는 행성을 포함해서 말이죠.
결국 모든 것의 근원,
우리의 행성의 크기와 태양계 내에서의 위치,
행성의 구성 성분은
헤아릴 수 없도록 많은 일련의 무작위한 충돌에 의해 이루어졌습니다.
먼지 구름이 아주 조금 바뀌었어도
우리 행성에 생명이 형성되기 위한
조건이 맞지 않았을 수도 있습니다.