지구로부터 말벗자리 방향으로 약 880광년 떨어진 곳에 존재하는 행성이 WASP-121b이다.
WASP-121b는 목성의 약 1.2배의 질량과 1.8배의 반경을 가지고 있으며, 표면온도가 약 2000℃라는 작렬하는 거대 가스 행성으로 알려졌으나, 막스 플랑크 천문학 연구소의 연구진에 의해, "금속 구름이 떠다니고, 루비나 사파이어의 비가 내리는 환경"일 가능성을 새롭게 시사했다.
WASP-121b는, 항성 WASP-121 주위를 30시간 주기로 공전하고 있는데, 자전 주기도 공전 주기와 거의 같으므로, WASP-121b의 반면은 항상 항성을 향하는 주반구이고, 다른 한쪽은 항상 밖을 향하는 야반구이다. 이번 연구팀은 허블 우주 망원경으로, WASP-121b의 주반구와 야반구의 양쪽방향에서 스펙트럼 해석을 실시하고, 그 상층 대기의 조성을 조사했다는 것.
조사 결과, WASP-121b에서도 물순환이 확인되었고, 지구상에서는 강과 바다의 물이 증발하여 구름을 형성하고, 비가 내려, 강과 비로 물이 되돌아가는 순환을 보인다. 그러나 WASP-121b에서 물 순환은 지구와는 전혀 다르다고 한다.
WASP-121b의 주반구에서는 상층 대기의 온도가 최대 3000℃를 넘고, 물은 증발할 뿐만 아니라, 더욱 수소와 산소로 분해된다. 반면 야반구의 상층 기온은 1500℃까지 떨어진다. 낮반구와 밤반구가 1500℃나 기온차가 생기면서, 서쪽에서 동쪽으로 강풍이 불어 수소와 산소를 밤반구까지 운반. 그리고 야반구 측에서 수소와 산소가 재결합하여 수증기가 되어 그대로 자시 주반구에 불어넣는 순환이다.
어쨌든, 야반구도 기온이 1500도를 넘기 때문에, 지구처럼 물구름이 만들어지지는 않는다. 대신 WASP-121b에는 철이나 마그네슘, 크롬, 바나듐 등 금속으로 구성된 구름이 떠 있다고 한다. 이들 금속원자는 물과 마찬가지로 낮반구에서 증발하다가 강풍에 의해 밤반구로 날아가 응축돼 구름이 된다는 것. 그리고 금속구름은 낮반구까지 다시 날아가 증발하는 흐름.
또한 스펙트럼 분석 결과, WASP-121b의 대기중에는 알루미늄과 티타늄이 검출되지 않는 것으로 알려져 있고, 스펙트럼 해석은 WASP-121b에 반사된 빛의 주파수를 해석하기 때문에, 어디까지나 상층 부분에 대해서남 알 수 있고, 지표부근은 관측할 수 없다. 이로써 연구팀은 알류미늄이나 티타늄이 응축돼 지표면에 쏟아졌기 때문에, 검출되지 않은 것이 아닌가 추측하고 있다.
그리고 알루미늄은 대기 중의 산소와 응결하면, "코란담"이라고 하는 광물이 된다. 이 코란담에 크롬이나 철, 티타늄, 바나듐 등의 불순물이 포함되면 루비나 사파이어가 되기 때문에, 연구팀은 액체 루비나 사파이어가 WASP-121의 야반구에 비가되어 쏟아질 가능성이 있다고 지적하고 있다.
연구팀의 한 명인 오픈대 조안나 바스토우 씨에 따르면, 허블 우주망원경의 후계기로 2021년 발사된 제임스 웹 우주망원경으로도 WASP-121b 연구를 계속 수행할 예정이라고.
바스토우 씨는 "제임스 웹 우주망원경에 의해, 허블 우주망원경의 관측 범위를 넘는 파장을 커버하는 것으로, WASP-121b의 대기중의 탄소량을 측정할 수 있어, WASP-121b가 어디에서 어떻게 형성되었는지를 아는 단서가 될 것입니다. 또, 대기중의 다양한 고도의 풍속을 알기 위한 정도의 높은 측정도 가능하게 됩니다"라고 코멘트