태양계는 어떻게 만들어졌나

지구가 속해 있는 태양계는 태양과 그 중력장 안에 있는 모든 것들이 이루는 체계를 말한다. 그 모든 것에는 천체, 성간물질 등이 속한다. 태양 이외의 천체란, 8개의 행성과 나머지 약 160개의 위성, 수천억 개의 소행성, 혜성, 유성과 운석 그리고 행성간 물질 등을 말한다. 인류가 태양계의 존재를 인식하게 된 것은 16세기부터였다. 그 전에 인류는 지구가 우주의 중심이며, 하늘에서 움직이는 천체들과는 다른 존재라고 믿었다. 기원전 3세기 고대 그리스의 천문학자 아리스타르코스가 태양 중심의 우주론을 주장하긴 했지만, 태양계라는 개념은 16세기 코페르니쿠스가 말한 태양 중심의 지동설에서 시작되었다 할 수 있다. 17세기에는 계승자인 요하네스 케플러가 태양 중심설에서 기초한 행성운동의 3대 법칙을 발견했다. 그리고 갈릴레오가 망원경으로 달과 목성의 4대 위성, 은하수 등을 관측해 지동설에 힘을 실어주며 태양계가 우리의 인식에 자리 잡았다. 현재 우리는 수천억 개의 은하들이 존재하는 우주에서 아주 작은 먼지 같은 존재임을 안다. 그런 우주에서 태양계 역시 아주 작은 것에 불과하다는 것도 안다. 하지만 인간의 기준에서 보면 태양계는 어마어마하게 큰 것이다. 1977년 발사된 보이저 1호가 초당 17km의 속도로 40년 가까이 날아간 끝에야 태양계를 빠져나가 성간 공간에 들어갔다. 이 거리는 태양과 지구의 거리보다 130배인 200억km로, 초속 30만km의 빛이 20시간을 달려야 하는 머나먼 거리이다. 
이러한 태양계는 어떻게 만들어진 것일까? 오래전부터 태양계 형성에 대한 많은 가설들을 내놓고 있었는데, 그중 가장 유력한 가설은 성운설이다. 최초로 성운설을 주장한 사람을 천문학자가 아닌 18세기 철학자인 임마누엘 칸트였다. 그는 1755년에 태양계가 거대한 성운 속에서 태어났다는 성운설을 주장하는 '일반 자연사와 천체 이론'을 발표했다. 그리고 1769년 프랑스의 피에르 시몽 라플라스가 낸 칸트-라플라스 성운설을 거쳐 오늘날에는 태양계가 천천히 자전하는 고온의 가스 덩어리에서 시작했다는 이론에 이르렀다.
46억 년 전쯤 은하의 나선팔 부근에서 큰 별 하나가 폭발했다. 거성이 생의 마지막에 폭발하는 초신성 폭발이 일어난 것이다. 초신성이 폭발하면 엄청난 빛을 우주에 뿌리게 되는데, 이는 한 별의 죽음이자 새로운 시작이 되기도 한다. 그런 엄청난 폭발의 충격파가 근처의 거대한 원시 구름을 휘저어 중력 평형을 깨뜨리는 바람에 원시 구름의 회전운동이 시작되면 이때 태양이 생겨난다. 수소로 이루어진 이 원시 구름은 지름이 32조km로 3광년이 넘는 크기였다. 우주 속 물질의 가장 기본적인 속성이 회전운동이다. 이런 커다란 태양 성운 역시 중력으로 뭉치면서 제자리를 맴돌기 시작했고, 각운동량 보존 법칙에 따라 뭉칠수록 회전속도는 점점 더 빨라지게 되었다. 원반이 빠르게 회전할수록 성운은 점점 편평해진다. 그리고 이런 먼지 원반의 중심에 수소 공이 만들어진다. 이것이 원시별이다. 빠르게 회전하는 원시별이 주변의 가스와 먼지구름의 납작한 원반에서 물질을 흡수하면서 2천만 년쯤 끊임없이 운동을 이어가면 지금의 태양 크기로 뭉쳐지며 내부에서 수소 핵융합이 일어나 항성으로 거듭난다. 원시행성계 원반의 고리에는 수많은 물질이 서로 부딪치며 중력작용으로 뭉쳐 미행성들을 만든다. 이런 미행성들은 수많은 충돌을 거듭하며 덩치를 키워나가면서 지구나 목성과 같은 행성으로 만들어졌다. 미처 태양이나 행성에 흡수되지 못한 부스러기들은 소행성과 위성이 되었다. 이렇게 태양계 행성들은 태양과 같은 시기에 만들어졌다. 행성들이 태양의 자전축을 중심으로 거의 같은 평면상 궤도를 돌고 있다는 사실이 그것을 뒷받침해 준다. 이 공전의 힘은 원시 태양계 구름의 회전력으로 그 힘이 지속되어 27일마다 한 바퀴 자전하는 태양의 자전운동과 태양계 모든 천체의 운동량으로 남아있다. 지구가 자전하는 힘 역시 46억년 전 태양계의 탄생부터 존재했던 힘이고, 더 멀리 본다면 빅뱅에서 온 것이다. 태양계가 제 모습을 갖게 된 것은 태양 성운이 회전운동을 시작한 후 1억 년 안의 일이다. 그리고 6억 년 후 후기운석 대충돌기라는 시기를 겪으며 목성과 토성의 궤도 공명으로 인한 중력 요동이 해왕성-천왕성의 궤도 순서를 천왕성-해왕성으로 바꾸어 놓았다. 또한 소행성대와 카이퍼 띠에 몰려 있던 소행성들을 내행성 쪽으로 몰아 소행성 포격 시대를 열었다. 수성과 달 표면에 무수히 많은 크레이터가 그 증거이다. 얼음 형태의 물을 충분히 가지고 있던 소행성들이 지구의 바다를 만들어 주며, 생명의 씨앗이 소행성에서 왔다고 주장하기도 한다.
태양계에서 태양이 차지하는 비중은 99.86%이다. 8개의 행성과 수많은 위성 및 수천억 개의 소행성, 성간물질 등의 질량을 다 합쳐도 0.14%밖에 되지 않는다. 그중에서도 목성과 토성이 92%를 자치하기에 우리가 사는 지구는 태양계 내에서도 그저 먼지에 지나지 않는다. 이렇듯 태양의 탄생을 빼고는 태양계의 기원을 말할 수 없다. 태양계의 탄생과 진화는 태양의 진화에 다름이 없다. 우리 지구는 태양 질량의 33만 3천분의 1밖에 되지 않는다. 태양의 지름은 지구의 109배로, 139만km이다. 지구에서 달까지 거리는 지구를 30개쯤 놓으면 닿을 38만km이다. 태양의 지름은 이것이 3.5배이다. 태양 속에 지구를 넣을 수 있다면 130만 개나 들어갈 수 있는 부피다. 태양은 태양계의 유일한 항성으로, 모두의 에너지원이다. 태양이 빛을 내지 않는다면 인간은 물론이고 그 어떤 생명도 살 수 없다.