행성지질학

제2판 서문에서 우리는 알려진 외계행성(exoplanet)의 수가 '880개를 초과했다'고 언급하며, 우리 태양계 행성들과 함께 지질학 교과서의 잠재적 연구 대상으로 언급하였다. 이는 대부분의 외계행성에 대한 당시의 지식은 별의 광도 곡선에서 일시적인 변화나 모성별의 위치에서 미세한 흔들림에 불과했기 때문이었다. 약 10년이 지난 현재, 확인된 외계행성의 목록에는 5,000개 이상의 행성 시스템에 분포된 7,300개 이상의 항목이 포함되어 있다. 최근 천문 관측 조사에서 식별된 추가 후보 외계행성 중 확인을 기다리고 있는 수는 7,500개를 넘어섰다.
이는 단순히 모호한 점이나 신호의 목록이 길어진 것이 아니다. 다양한 기술의 측정 능력 개선으로 인해 마침내 명확한 지질학적 특성을 구분할 수 있게 되었다. 예를 들어, 이 중 약 1,500개는 지구보다 훨씬 작거나 큰 다양한 크기의 암석 행성일 가능성이 높다. 이 중 많은 행성은 대기를 가지고 있으며, 그 조성, 바람, 날씨 등 대기의 특성은 원격 관측을 통해 점점 더 명확히 파악되고 있다. 조사 범위와 감도가 확대됨에 따라, 슈퍼-퍼프 (super-puffs, 거대하게 퍼진 행성: 역자 주), JuMBo (Jupiter Mass Binary Objects, 목성 질량의 이중 천체: 역자 주), 용암 행성, 해양 행성 등 이국적인 범주의 행성들이 놀라운 다양성으로 드러나고 있다. 외계행성 연구는 행성 과정 분석을 풍부하게 하고 우리 집인 태양계의 우주 속 위치를 이해하는 데 기여할 성숙한 분야로 발전하고 있다.
지난 10년간 행성학도 가만있지 않았다. 로봇 탐사선이 혜성 핵을 공전하고 착륙했으며, 명왕성과 카론, 카이퍼 벨트 천체를 지나갔다. 우주선은 소행성대의 두 가장 큰 천체의 지질학과 지구물리 특성을 파악했으며, 여러 국가에서 달과 화성에 수많은 로버를 착륙시켰다. 행성 탐사는 더 이상 미국과 러시아의 전유물이 아니며, 아시아와 중동 국가들이 참여하며 전인류의 사업이 되었다. 이 진전은 새로운 기술의 발전뿐 아니라 컴퓨팅과 모델링의 진보도 한 몫을 했다. 지구의 물의 기원, 달의 형성, 지구의 기후 역사와 같은 오랜 질문들은 다양한 크기, 나이, 유형의 행성체를 포함하며 비교 행성학 분석으로 심도있게 다루어질 수 있게 되었다.
현재 우리가 알고 있는 생명은 여전히 지구에 국한되어 있지만, 태양계의 얼음 바다 행성체를 탐사하는 우주선들과 심우주 또는 우리 주변에 존재할지 모르는 인간외 지능의 흔적을 탐지하기 위한 노력들이 진행 중이다. 향후 10년 내외에 흥미로운 발전이 기대된다.
이번에 확장 개정된 《행성 지질학》 3판은 행성 과학의 최전선을 소개하는 동시에 기본 개념의 역사적 발전과정을 조명하였다. 또한 각 주제에 대한 일반 관심 독자부터 열정적인 대학 상급생까지 모두 쉽게 이해할 수 있도록 소개하였다. 특히 이 책은 지구과학 전공 학부생을 주 대상으로 작성되었다.

2024년 12월
Dominic Fortes와 Claudio Vita_Finze

행성지질학이란 학문 분야는 1960년대와 1970년대에 NASA 내에서 행성 탐사에 지질학적 접근 방식이 주창되며 시작되었다고 본다. 당시 달 표면 탐사에 성공한 아폴로 임무는 달 지질학을 이해하는데 크게 기여하며, 일반 지질학자와 천문학자들의 관심을 동시에 끌었다. 이후 달을 너머 화성, 금성, 수성, 그리고 거대 기체 외행성과 그 위성들에 대한 무인 우주선 탐사가 지속적으로 행성체에 대한 지식을 넓혀 주었다. 이러한 행성체 탐사 자료는, 전통적인 지구과학 분야인, 지질학, 대기과학, 해양학, 천문학을 아우르며, 그에 대한 분석은 생물학, 화학, 물리학 등의 다학제간 연구를 필요로 한다. 세기가 바뀌면서 이들 행성체에 대한 탐사는 보다 정교하고 다양해졌으며, 최근에는 실용적인 자원 탐사 성격을 띠면서 기업들까지 관심을 보이게 되었다.
우리나라 정부도 2032년 달에 탐사선을 착륙시킨다는 사업을 시작하였으며, 2045년 화성 탐사를 목표하고 있다. 그러나 국내 대학이나 연구소는 행성 탐사에 대해 아직은 단편적 관심에 머물러 있다. 본 역자들은 행성체에 대한 체계적인 지식을 소개하고자 한국지질자원연구원의 후원을 받아 이 책을 번역하게 되었다.
행성체에 대한 지식은 다양한 연구 논문 형태로 국외 학술지에 산재하나, 체계적으로 정리한 소개서는 많지 않다. 이 책은 Claudio Vita-Finzi 교수가 런던대학교 대학원에서 '지구와 행성지질학' 이라는 강좌 내용을 2005년 처음 출판하면서 시작되었다. 이후 빠르게 증가하는 행성 탐사 연구 결과를 촘촘히 정리하여 2025년 Dominic Fortes와 함께 3판을 출판하였다. 새 판본은 최근 행성 탐사의 주 관심사인 생명의 기원과 자원 활용 측면 연구 결과들을 추가하였을 뿐만 아니라, 태양계 밖의 외계 행성 연구 결과도 포함하였다. 이런 최신 연구 결과를 정리하는 과정에서 생명과학, 화학, 천문학 내용들이 함께 다루어져, 제목은 '행성지질학'이나 사실상 행성과학이라는 다학제 소개서 역할을 하게 되었다.
이 책은 총 12장과 참고문헌 및 국문 용어 색인으로 이루어져 있다. 제1장에서는 최근 태양계 밖의 외계 행성이 수천 개 발견되며, 태양계 행성의 기원에 대한 천문학적 맥락이 새롭게 정립되고 있음을 소개한다. 행성 궤도와 진화에 대해 전통적인 천체역학적 분석이 2장에서 소개되고, 행성체 내부, 자기장, 지형학, 판구조론, 화산, 충돌과정, 대양과 빙하, 퇴적 층서학 등 지질학적 분석이 3~8장, 10~11장에서 최근 탐사자료와 함께 자세하게 기술된다. 행성 표면과 기원에 연관되어 행성 대기를 9장에서 다루고, 마지막으로 12장에서 생명체 기원과 진화를 생명과학, 생화학, 천문학적 관점에서 기술하며, 저자들의 인류에 대한 경고성 언급으로 마무리하고 있다.
이 책은 지구과학 분야 학부 상급생이나 행성 탐사에 관심 있는 연구자들에게 좋은 길잡이 역할을 할 것으로 기대한다. 이 책을 통해 국내에서 시작 단계인 행성지질학 분야를 도약할 수 있도록, 후원해 준 한국지질자원연구원에 감사드린다.

제3판 서문 6
역자 서문 7

제1장 행성의 기원과 맥락 9
제2장 궤도와 주기 35
제3장 행성체의 내부 구조 59
제4장 자기장 85
제5장 중력과 행성의 지형 113
제6장 판구조론 137
제7장 화산 활동 166
제8장 충돌과 충돌체 191
제9장 대기 222
제10장 바다와 만년설 247
제11장 퇴적물과 층서학 267
제12장 행성 생물학 293

참고문헌 321
색인 373

Dominic Fortes