‘차가운 행성’ 천왕성 반전…내부에서 열 뿜고 있었다

• 태양으로부터 받은 빛보다 약 12.5% 많은 열 자체 방출

천왕성은 오랫동안 태양계에서 내부 열을 거의 방출하지 않는 특이한 행성으로 여겨졌다. 하지만 최근 미국 휴스턴대가 주도한 국제 연구팀이 이 상식을 뒤집는 새로운 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 천왕성이 태양으로부터 받은 빛보다 약 12.5% 더 많은 열을 스스로 방출하고 있다고 밝혔다.

보이저 2호 관측 이후의 논란 1986년 보이저 2호 탐사 당시 천왕성은 내부에서 열을 거의 방출하지 않는 것으로 측정돼 과학자들에게 혼란을 줬다. 목성, 토성, 해왕성 등 다른 거대 행성은 태양에서 받는 열보다 두 배 이상의 열을 방출하기 때문이다. 이번 발견으로 천왕성도 다른 거대 행성과 비슷하게 내부 열을 방출한다는 점이 처음 확인된 것이다.

독특한 내부 구조가 열 방출 속도 좌우 연구팀은 천왕성이 내부에 남아있는 초기 형성 당시의 열을 매우 느린 속도로 방출하고 있다고 분석했다. 천왕성의 중심부는 다른 행성보다 온도가 낮고, 내부 물질의 혼합이 활발하지 않아 열 방출이 느린 것으로 보인다. 이런 특이한 내부 구조가 기존 탐사에서 열 방출 확인을 어렵게 만든 것이다.

자전축과 계절 변화, 열 방출과 직접 연관 천왕성의 내부 열 방출량은 약 20년씩 지속되는 긴 계절 변화에 따라 달라진다. 천왕성의 자전축은 거의 옆으로 누운 상태(약 98도)이며 긴 타원형 궤도를 따라 태양 주위를 돈다. 이번 연구는 행성의 자전축 기울기와 궤도 모양이 내부 열 방출 방식과 밀접하게 연결됐음을 보여줬다.

지구 기후 연구에도 새로운 통찰 제공 이 연구는 지구의 기후 변화 연구에도 의미가 있다. 지구는 자전축의 작은 변화(밀란코비치 주기)로 인해 빙하기와 간빙기를 반복한다. 천왕성 연구는 지구에서도 자전축의 변화가 태양빛뿐 아니라 행성 내부의 열 방출에까지 영향을 줄 수 있다는 가능성을 제시한다. 이는 앞으로 지구의 기후 모델에도 행성 내부 열 방출 요소를 고려해야 한다는 의미다.

연구를 주도한 왕신웨이 박사는 “천왕성 연구가 태양계 내외 행성들의 기후와 진화 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 중요한 역할을 할 것”이라며 “NASA의 천왕성 탐사 계획에 강력한 과학적 근거를 제공한다”고 강조했다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

참고 논문: Xinyue Wang et al, Internal Heat Flux and Energy Imbalance of Uranus, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025GL115660

자료: Geophysical Research Letters / University of Houston