우주의 초거대 다이아몬드 광산

태양이 만들어진 후 10만 년이 지나고 태양은 폭발과 함께 안쪽 궤도에 있는 가스와 먼지 같은 입자들을 몰아냈다. 이러한 폭발은 생성된 지 얼마 안 된 별들에게 흔히 일어난다. 결국 안쪽 궤도에 남은 것은 아주 커서 태양풍의 영향을 받지 않는 단단한 미행성이 있었다. 우주 먼지는 대부분의 별 주위에서 발견되지만, 태양 주위에는 거의 발견되지 않는다. 

태양계에는 최종적으로 8개의 행성이 만들어졌다. 안쪽의 수성, 금성, 지구, 화성은 주성분이 철과 암석인 암석 행성, 바깥쪽의 목성과 토성은 주성분이 수소와 헬륨인 기체 거대행성, 천왕성과 해왕성은 주성분이 물, 암모니아, 메탄 등인 얼음 거대행성으로 분류된다. 태양계 행성들의 공전 면이 대체로 일치하고 대부분 같은 방향으로 공전과 자전을 하는 것은 행성들이 원시행성 원반에서 거의 동시에 형성됐다는 증거다. 

태양계 형성의 초기에 태양 가까이 떠돌던 암석과 미 행성들이 태양풍(solar wind)과 목성의 중력으로 인하여 지구, 수성과 금성이 형성됐다. 즉 목성의 엄청난 중력이 우주 암석 등을 휩쓸고 태양풍이 이들을 휘저어서 이들 내행성들이 탄생한 것이다. 태양풍은 하전입자로 엄청난 속도로 태양계로 방출되는데, 1년에 수십 조 톤을 방출하는 것으로 추정된다. 원시 태양계 초기를 컴퓨터로 모의 실험한 결과, 초기 태양의 자전 속도와 활동은 훨씬 빠르고 강력해 태양풍이 현재보다 강했다. 점차적으로 태양계의 궤도에서 가장 큰 미행성이 중력에 의하여 입자들을 모으고 그 궤도에서 가장 큰 행성이 된 것이다. 아마도 태양 형성 후 백만 년 이내에 달이나 화성 크기의 약 30개의 초기행성들이 나타났다. 다시 백만 년이 흐르고 오늘날 보는 행성계가 형성된 것이다. 지구는 그 중의 하나이다. 

수성은 태양계의 다른 행성과 달리 어두운 표면 색상이다. 수성에 탄소가 풍부한 마그마 바다가 있었고, 이 바다가 표면으로 올라오면서 흑연 성분이 가득한 어두운 지표면을 만들었기 때문으로 추정한다. 수성의 맨틀은 흑연 탄소 기반의 그래핀인 것으로 알려졌었다.

수성의 지표면 밑에 약 16km 두께의 다이아몬드 맨틀이 있음이 밝혀졌다. 수성이 약 45억 년 전 형성될 당시 수성의 핵은 액체 상태였지만 점차적으로 결정화되었다. 초기에는 액체 핵에 약간의 탄소만 있었으나 결정화되면서 탄소가 많아졌다. 시간이 지나면서 한계에 도달해 액체가 탄소를 용해할 수 없게 되면서 다이아몬드가 형성되었다. 핵이 결정화 되는 과정에서 다이아몬드 층이 위로 떠오르면서 핵과 맨틀의 경계에 위치했다. 이로 인해 초기에 약 1km 두께의 다이아몬드 층이 형성되었고, 시간이 지남에 따라 계속 성장했을 것이다. 수성 다이아몬드가 경제성이 있는지는 모르겠다. 만일 경제성이 있는 것으로 판명된다면 우주 자원전쟁의 터가 될 것으로 보인다. 3차 세계대전은 우주전쟁이 될 지도 모른다는 생각이 든다. 

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49497-2

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49305-x