화성과 금성에 자기장이 없는 이유는 무엇 인가요?

Question

지구 자기장은 지구 내부 핵의 움직임으로 만들어지는 자기장으로 태양이나 우주에서 날아오는 수많은 강력한 전자기파와 방사선을 막아주는 역할을 하고 있습니다. 태양계에서 지구처럼 행성 자기장을 갖고 있는 것은 수성, 지구, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이며 화성과 금성은 없는 것으로 알려져 있습니다. 화성과 금성에 자기장이 없는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.

행성에 자기장이 형성되기 위해서는 필요한 여러 조건들(지질구조, 외핵의 대류, 자전속도, 방사성 원소의 비율 등)이 모두 맞아 떨어져야 합니다.이중 하나라도 갖추지 못하면, 다이나모 과정이 잘 일어나지 않아 강한 자기장을 형성할 수 없읍니다

이런 이유로 금성은 대류가 간단히 말해, 뜨거운 것은 밀도가 낮아 위로 올라가고, 차가운 것은 밀도가 낮아 아래로 내려가는 현상인데 금성이라는 행성은 단열이 너무 잘 돼서 내부가 잘 식지 않습니다. 뜨거운 것이 올라왔으면, 다시 식어야 밑으로 내려가는데, 잘 식지 않으니 대류가 거의 일어나지 않는 것입니다.금성의 외핵이 잘 식지 않는 이유로는, 먼저 지질구조의 특징상 열이 바깥으로 잘 빠져나가지 못하기 때문입니다.또 다른 이유로는 금성의 높은 표면 온도이다. 금성의 표면온도는 섭씨 400도에 달합니다. 지구보다 태양과 가까워 약 2배 정도 많은 태양 에너지를 받는데다가 대기의 주성분이 이산화탄소라서 온실효과가 매우 크게 일어나기 때문입니다.

또한 금성은 지구가 243번 자전할 때 겨우 한번 자전합니다.다이나모 과정에 필수적인 자전속도 조건을 만족하지 못하고 있는 것입니다. 금성은 부분적으로 액체 상태인 외핵을 갖고 있지만, 외핵이 대류하지 않고, 충분한 자전속도 또한 갖지 못해 지구에 비해 매우 약한 자기장을 갖는 것입니다.

화성의 자전 주기는 지구 자전 주기와 비슷해 자전속도 조건은 만족하지만, 지금은 외핵의 대류가 일어나지 않아 다이나모 과정이 일어나지 않습니다.화성의 외핵이 대류하지 않는 이유는 금성과 정반대입니다.

금성의 외핵은 너무 식지 않아서 대류가 일어나지 않는다면, 화성의 외핵은 너무 빨리 식어서 대류가 일어나지 않고 있읍니다화성이 빨리 식어버린 이유는 지구에 비해 작은 크기를 가져 내부의 열이 밖으로 빠져나가기 쉽고, 외핵을 뜨겁게 가열해주는 방사성 원소의 비율이 지구에 비해 적기 때문입니다. 또한 화성은 지구보다 태양으로부터 멀리 떨어져 있어, 지구에 비해 절반 정도의 태양 에너지를 받기 때문입니다. 태양계에서 화성은 지구보다 훨씬 추운지역에 거주하지만, 지구보다 연료를 조금 가지고 있고, 얇은 이불을 덮고 있는 셈입니다

화성은 지구와 자전주기가 거의 비슷한 행성이지만, 금성과는 반대로 외핵이 너무 빨리 식어버려 대류가 멈추었읍니다.화성은 다이나모 과정에 필수적인 자전속도 조건은 갖췄지만, 외핵의 대류가 있어야 하는 조건은 갖추지 못했고, 그래서 지구에 비해 매우 약한 국부적인 자기장을 갖게 된 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

말씀대로 금성과 화성은 자기장이 없습니다. 좀 더 정확하게는 측정이 되질 않았습니다.

이 두 행성은 자기장이 없는 이유를 다르게 추정하고 있습니다.

금성의 경우 자기장이 없는 이유로 느린 회전과 핵으로부터의 대류 부족 때문으로 추정하고 있으며 화성은 한때 자기장이 있었지만 핵이 굳어 더 이상 자기장을 생성할 수 없는 것으로 추정하고 있습니다.