The dust bunnies that built our planet - Lorin Swint Matthews

번역: H Lee Carlsen 검토: Yunjung Nam

Consider the spot where you’re sitting.

지금 여러분이 앉아 있는 그 자리가

Travel backwards in time

과거로 시간여행을 해본다면

and it might’ve been submerged at the bottom of a shallow sea,

얕은 바다 밑바닥일 수도 있습니다.

buried under miles of rock,

수 마일의 암석 아래의 장소이거나

or floating through a molten, infernal landscape.

용암이 흐르는 지옥같은 장소일 수도 있습니다.

But go back far enough—

하지만 시간을 더 돌려

about 4.6 billion years,

대략 46억 년 전 쯤이라면

and you’d be in the middle of an enormous cloud of dust and gas

새로 태어난 별 주위를 선회하고 있는

orbiting a newborn star.

엄청난 먼지와 가스 가운데 있을지도 모릅니다.

This is the setting for some of the biggest, smallest mysteries of physics:

이것은 물리학의 가장 크고도 가장 작은 미스터리에 대한 설정입니다.

the mysteries of cosmic dust bunnies.

우주 먼지 덩어리에 대한 미스테리죠.

Seemingly empty regions of space between stars

별과 별 사이의 공간은 비어 있는 듯 하지만

actually contain clouds of gas and dust,

실제로는 가스와 먼지로 차있습니다.

usually blown there by supernovas.

대개 초신성에 의해 그곳으로 날려가게 되었지요.

When a dense cloud reaches a certain threshold called the Jeans mass,

고밀도 기체가 진스 질량이라는 특정 임계점에 도달하면

it collapses in on itself.

자가 붕괴를 하게 됩니다.

The shrinking cloud rotates faster and faster, and heats up,

수축된 기체는 가속 회전을 하면서 가열됩니다.

eventually becoming hot enough to burn hydrogen in its core.

결국 중심부의 수소를 연소시킬만큼 뜨거워지게 되고

At this point a star is born.

이 때 별이 생성됩니다.

As fusion begins in the new star,

신성에서 핵융합이 시작하면서

it sends out jets of gas that blow off the top and bottom of the cloud,

가스와 먼지 덩어리의 위와 아래를 날려버리는 가스를 분출하고

leaving behind an orbiting ring of gas and dust called a protoplanetary disk.

원시 행성계 원반이라 일컬어지는 가스와 먼지 고리를 남기게 됩니다.

This is a surprisingly windy place;

이 고리는 가스의 흐름이 대단히 강한 곳으로

eddies of gas carry particles apart, and send them smashing into each other.

가스의 소용돌이로 인해 먼지 입자들은 떠돌다가 서로 맞부딪히게 됩니다.

The dust consists of tiny metal fragments, bits of rock, and, further out, ices.

이 먼지 입자에는 미세한 금속 파편, 암석 조각, 심지어 얼음도 있어요.

We’ve observed thousands of these disks in the sky,

먼지 무더기는 점점 더 큰 부피로 뭉치기 때문에

at various stages of development

다양한 발달 단계에 있는

as dust clumps together into larger and larger masses.

수많은 원시 행성계 원반을 우주에서 관측할 수 있습니다.

Dust grains 100 times smaller than the width of a human hair stick to each other

머리카락보다 굵기가 100분의 1정도로 얇은 먼지 알갱이는 서로 뭉쳐져서,

through what’s called the van der Waals force.

판데르발스의 힘이라 불리는 것을 통해

That’s where a cloud of electrons shifts to one side of a molecule,

전자 덩어리가 분자의 한쪽으로 이동하고

creating a negative charge on one end, and a positive charge on the other.

한 쪽 끝에는 음전하를, 다른 쪽에는 양전하를 생성합니다.

Opposites attract, but van der Waals can only hold tiny things together.

양극은 서로 끌어당기지만 미세한 것만 반데르발스의 힘으로 잡히게 되죠.

And there’s a problem: once dust clusters grow to a certain size,

여기서 한 가지 문제가 발생하는데, 일단 먼지 덩어리가 특정 규모가 되면

the windy atmosphere of a disk should constantly break them up

원반 내 대기 흐름은 끊임없이 입자들을 상호 충돌시키면서

as they crash into each other.

부서지게 됩니다.

The question of how they continue to grow is the first mystery of dust bunnies.

먼지 덩어리의 첫번째 미스테리는 어떻게 끊임없이 커지는가 입니다

One theory looks to electrostatic charge to answer this.

이는 정전기 전하 이론으로 설명될 수 있습니다.

Energetic gamma rays, x-rays, and UV photons

에너지 감마선, 엑스레이, UV 광자는

knock electrons off of gas atoms within the disk,

원반 내 가스 원자의 전자를 떨어뜨려

creating positive ions and negative electrons.

양이온과 음전자를 만들어냅니다.

Electrons run into and stick to dust,

전자들이 부딪히고 먼지에 달라붙으면

making it negatively charged.

음극화가 됩니다.

Now, when the wind pushes clusters together,

대기 흐름이 먼지 덩어리를 함께 밀어붙일 때,

like repels like and slows them down as they collide.

충돌 시 서로를 밀어내는 것처럼 충돌 속도를 늦춥니다.

With gentle collisions they won’t fragment,

약한 충돌로 파편화 되지 않는 것이지요.

but if the repulsion is too strong, they’ll never grow.

반발력이 너무 강하다면 먼지 덩어리는 커질 수가 없을 겁니다.

One theory suggests that high energy particles

또 다른 이론으로, 높은 에너지를 가진 입자들이

can knock more electrons off of some dust clumps,

일부 먼지 덩어리로부터 더 많은 전자를 떨어뜨려

leaving them positively charged.

양극화가 되도록 한다는 것입니다.

Opposites again attract, and clusters grow rapidly.

양극은 서로를 끌어당겨서 먼지 덩어리는 빠른 속도로 커집니다.

But before long we reach another set of mysteries.

또 다른 미스테리를 이야기 하기 전에 알아둘 것이 있습니다.

We know from evidence found in meteorites

운석에서 발견된 증거에서 우리가 알게된 것이

that these fluffy dust bunnies eventually get heated, melted

이 먼지 덩어리들이 결국 가열되고 녹은 뒤

and then cooled into solid pellets called chondrules.

냉각되어 콘드룰이라는 고체 알갱이로 된다는 것 사실입니다.

And we have no idea how or why that happens.

어떻게, 왜 그렇게 되는지는 알 수 없습니다.

Furthermore, once those pellets do form, how do they stick together?

게다가 알갱이들이 형성된 다음에는 어떻게 결합되어 있는 걸까요?

The electrostatic forces from before are too weak,

이전의 정전기력은 매우 약해서

and small rocks can’t be held together by gravity either.

작은 암석 조차도 중력에 의해 결합되어 있을 수도 없습니다.

Gravity increases proportionally to the mass of the objects involved.

중력은 물체의 질량에 비례하여 증가합니다

That’s why you could effortlessly escape an asteroid the size of a small mountain

그렇기 때문에 여러분 다리의 힘만으로도

using just the force generated by your legs.

작은 산 만한 크기의 소행성을 쉽게 벗어날 수 있을 것입니다.

So if not gravity, then what?

중력이 아니라면 대체 무엇일까요?

Perhaps it’s dust.

그것은 아마도 먼지일 것입니다.

A fluffy dust rim collected around the outside of the pellets

알갱이 가장자리에 있던 먼지 테두리는

could act like Velcro.

접착테이프 역할을 합니다.

There’s evidence for this in meteors,

유성들에서 그 증거를 찾아볼 수 있습니다.

where we find many chondrules surrounded by a thin rim of very fine material–

많은 콘드룰이 미세한 물질, 아마도 응축된 먼지의

possibly condensed dust.

테두리에 둘러쌓여 있습니다.

Eventually the chondrule pellets get cemented together inside larger rocks,

결국 콘드룰 알갱이는 더 큰 암석 안에 시멘트처럼 접착되어 있겠지요.

which at about 1 kilometer across

1 킬로미터 지름 정도 크기가 될 것입니다.

are finally large enough to hold themselves together through gravity.

마침내 중력으로 서로 지탱해 줄 정도의 크기가 됩니다.

They continue to collide and grow into larger and larger bodies,

그것들은 계속해서 충돌하고 크기가 점점 커져 갑니다.

including the planets we know today.

오늘날 우리가 알고 있는 행성을 포함해서 말이죠.

Ultimately, the seeds of everything familiar–

결국 모든 것의 근원,

the size of our planet, its position within the solar system,

우리의 행성의 크기와 태양계 내에서의 위치,

and its elemental composition–

행성의 구성 성분은

were determined by an uncountably large series of random collisions.

헤아릴 수 없도록 많은 일련의 무작위한 충돌에 의해 이루어졌습니다.

Change the dust cloud just a bit,

먼지 구름이 아주 조금 바뀌었어도

and perhaps the conditions wouldn’t have been right

우리 행성에 생명이 형성되기 위한

for the formation of life on our planet.

조건이 맞지 않았을 수도 있습니다.