수성의 형성과 구조

여러 행성이 기체 구름과 태양이 탄생한 먼지로 구성된 원반 모양의 '햇빛 성운'에서 탄생한 것으로 생각된다. 현재 받아들여지고 있는 행성 생성 이론은 착륙설이다. 점성 이론에 따르면, 행성들은 중심부에 원시 별을 공전하는 먼지 입자를 고체화하여 형성되었다. 입자들이 직접 충돌해 지름 1~10km의 천제나 소행성 위에서 자랐다. 이 소행성은 작은 물체를 흡입했고 수백만 년에 걸쳐 매년 약 15센티미터의 지름이 자랐다고 한다.

 

태양에 가까운 지역의 고온 때문에 물과 유성 등 휘발성 분자를 압축할 수 없어 이곳에서 만들어진 소행성은 금속과 규산염 압석 등 높은 녹는 물질로만 구성됐다. 이런 바위투성이의 몸은 결국 수성과 함깨 금성, 지구, 화성 같은 지구형 행성이 되었다. 지구와 같은 행성을 구성하는 물질은 우주에서 매우 드물기 때문에 아기 암석 행성은 지구 질량의 약 10%까지 성장하여 생성 후 약 10만 년 동안 물질 수집을 중단하였다. 그러고 나서 그들은 약 1억 년 동안 지속된 충돌과 연대 과정을 다시 시작했다. 이 원시 행성들은 중력에 의해 서로 영향으 ㄹ받은 것으로 여겨지며, 현재 크기로 자랄 궤도를 그리다가 서로 충돌할 것이다. 충돌 과정에서 수성을 덮친 충돌은 수성의 외층을 날려버렸다.

 

수성은 지구와 비슷한 행성들 중 하나이며 표면은 암석으로 이루어져 있다. 수성은 태양계에서 가장 작은 반지름 행성으로 크기가 2439.7km이다. 태양계 위성 중 가니메데와 타이탄은 수성보다 반지름이 크다. 물으 ㄴ금속 질량의 70%와 규산염의 나머지 30%로 구성되어 있다. 수성밀도는 지구의 5.515g/cm와 같다. 다음으로 큰 5.427g/cm이다. 그러나 자기 중력의 영향으로 지구의 내부 물질이 더 촘촘하게 굳기 때문에 수성의 밀도는 5.3g/cm으로 압축되지 않은 조건에서 지구보다 크다. 이것은 효과적으로 수성이 태양계에서 가장 밀도가 높은 천체임을 나타내고 있다.

 

내부 구조는 수성의 밀도를 알면 추정할 수 있는데, 지구의 밀도는 수적으로 크지만 사실 그 자체의 중력에 의해 압축되지만 수질은 지구보다 훨씬 작고 내부의 압축이 돌 된다. 이처럼 수성의 밀도가 높다는 것은 내핵이 크고 내핵의 철분 함량이 높다는 것을 의미한다. 지질학자들은 수성의 핵량이 전체의 42%로 추정하고 있으며, 최근 연구에 따르면 수성의 핵은 용융 상태에 있다고 한다.

 

중심 바깥 600km 두께의 맨틀이 있지만, 과학자들은 이 별이 생성된 직후에 별에 부딪혀 얇은 맨틀 층만 남았을 것으로 추측하고 있다. 만일 알려지지 않은 물체가 수성에 부딪힌 것이 사실이라면 수성의 맨틀은 훨씬 더 두꺼웟을 것이다. 수성 표면에는 좁은 계곡이 많지만, 그중 일부는 수백 km까지 뻗어 있다. 이것들은 지구 표면이 식을 때 수핵과 맨틀을 수축시켜 형성된 것으로 여겨지고 있다. 

 

수은 핵은 다른 태양계보다 더 많ㅇ느 철로 이루어져 있다는 여러 이론이 제시되었다. 이 가운데 널리 받아들여지는 설은 크게 세 가지다. 첫 번째 이론은 원래 물의 질량이 지금보다 2.25배 더 크고 다른 암석 물질과 규석, 그리고 콘드리 아트 운석과 비슷한 철 구조로 이루어져 있었으나 태양계가 형성되는 초기에는 지구의 지각과 맨틀 등가물이 우주로 날아와 상대적으로 무거운 변전소만 남게 되었다는 것이다. 

 

수면이 원시 태양으로부터의 열로 증발했다는 것이다. 수성은 태양의 복사 에너지 출력이 안정되기 전에 태양의 성운에 의해 형성되어 현재 질량의 약 2배 정도인데, 원시적인 태양이 수축하여 수성 근처의 온도가 2500-3500K까지 상승하며, 그 이론은 높은 온도 때문에 행성의 표면 대부분이 암석 증기로 변하여 별 바람에 의해 날아가 버릴 것으로 보인다고 한다.