한마디로 ‘아니오’입니다. 일단 비용문제는 제쳐두고서라도 제 아무리 신무기를 개발할지라도 화성을 파괴할 수는 없습니다. 막대한 공격에도 행성은 살아남을 수 있습니다. 화성의 크레이터중 하나인 헬라스 분지는 그 폭이 2000킬로가 넘을 정도로 화성이 거대한 소행성과 한번 충돌했었음을 보여주고 있습니다.
그 정도 크기의 소행성 충돌로 인한 충격은 약 1억 메가톤급으로 추정됩니다. 만약 그만한 크기의 유성체가 지구와 부딪히면, 전체 대륙의 생명체들은 모두 사라질 것입니다. 이와 대조적으로, 공식적으로 지구상에서 가장 강력한 핵무기인 러시아의 ‘차르 봄바’의 폭발력은 겨우 50메가톤에 불과하며 대부분 국가의 핵무기들은 폭발력이 200에서 400킬로톤급 범위의 폭탄들로 구성되어 있습니다.
행성이 받는 충격의 정도가 얼마냐 하는 관점에서 보자면 팝콘을 튀기는 수준과 비슷한 정도입니다. 행성처럼 튼튼한 대상은 핵무기 하나 아니 전체를 동원해도 파괴시킬 수 없습니다. 그리고 심지어 유성체의 위력으로도 화성이나 지구를 파괴할 수 없다고 하와이 대학의 행성 과학자 에드워드 스코트는 설명합니다.
“(파괴에) 필요한 에너지량이 너무나도 엄청나기 때문에 절대로 그런 일은 일어날 수가 없다”라는 것이 그의 설명입니다.
그러나 만약 지금보다 훨씬 더 강력한 무기를 만들 수 있다면, 예를 들어 수십억배의 메가톤급 파괴력을 가진 무기, 대략 태양이 한달 동안 생산해 내는 에너지량 수준의 폭발력을 가진 무기를 만들 수 있다면 어떻게 될까요? 샌디에이고 주립대학의 행성학자 게리 피터슨의 설명에 따르면 화성의 질량이 만들어 내는 중력장의 힘이 그런 엄청난 파괴력도 결국 무용지물로 만들 것이라고 합니다.
“사상 최대의 폭발력을 동원해 폭발시켜 화성을 부술 수 있을지는 모르지만, 암석 파편들은 곧바로 다시 서로 붙어버릴 것”이라면서, 그는 만약 우주에서 핵무기를 보다 현실적이고 생산적으로 사용하려면 지구를 향해 너무 가깝게 날아오는 소행성들을 핵무기를 동원해 날려버리는 방법을 찾는 것이라고 덧붙였습니다.
● 거울로 된 상자속에 레이저를 가둘 수 있나.
레이저는 빛이고 거울은 빛을 반사하므로 6면이 모두 거울로 만들어진 상자속에 레이저를 쏘아 넣고 가둘 경우 에너지의 손실 없이 레이저를 가둘 수 있을 것으로 생각되지만 실제로는 그렇지 않다.
거울이 입사되는 모든 에너지(빛)를 반사하는 것이 아니라 일부 에너지가 거울에 흡수되기 때문이다. 즉 최초의 레이저 에너지는 거울에 의해 반사가 거듭될수록 에너지 손실이 일어나 어느시점에 이르면 소실되고 마는 것이다. 물론 모든 에너지를 반사하고 에너지 흡수율이 0%인 거울이 있다면 거울 상자안에 영원히 레이저를 가둘수 있다. 하지만 이러한 거울은 현재 존재하지 않는다.
● 전자레인지로 얼음을 녹일 수 없다?
전자레인지로 고체인 얼음을 녹일 수는 없다.
전자레인지는 마이크로파를 이용, 액체의 입자를 진동시켜 마찰을 일으키고 그 마찰열을 통해 음식을 가열하는 방식으로 작동한다.
즉 얼음 주변에 어떠한 액체도 없다면 얼음 자체는 고체이기 때문에 마이크로파로 입자의 진동을 만들어낼 수 없다. 결국 진동이 일어나지 않는 이상 마찰열도 없고 얼음을 녹일 수도 없는 것이다. 물론 얼음 주변에 물을 뿌리거나 얼음이 상온에서 녹아 표면에 수분(액체)이 생길 경우 마찰열이 발생, 얼음은 녹게 된다.
● 자극에 의한 근육의 수축·이완작용에 대해
근육에 적정 자극이 가해지면 신경세포처럼 근섬유막이 탈분극(depolarization)하게 되어 활동전압을 발생, 일련의 화학반응이 일어나면서 수축현상(contraction)이 나타난다. 이후 근육은 이완현상(relaxation)을 일으키게 되는데 이러한 수축 및 이완작용에 의해 근육의 긴장, 경직 등이 발생한다.
먼저 수축은 근육이 수축하는 모습에 따라서 연축(twitct), 강축(tetanus), 긴장(tonus), 경직(rigor)으로 구분된다.이중 단수축이라고도 하는 연축은 골격근에 직접 자극을 가하거나 신경-근접합부의 신경에 전기적인 단일자극을 가할 때 근육이 급속히 수축 후 이완하는 것을 의미한다.
연축은 잠복기, 수축기및 이완기의 3기로 구분할 수 있으며 연축에 소요되는 시간은 동물의 종류, 즉 빠른근육과 느린근육 등에 따라 다르다.
반면 골격근에 단일자극이 아닌 짧은 시간동안 반복적인 자극을 가하면 연축과 달리 지속적인 수축이 일어나는데 이를 강축이라 한다. 또한 강축이 나타나는 동안 근육의 이완현상이 전혀 보이지 않으며 수축상태가 계속 유지되는 상황을 완전강축이라 표현한다. 이러한 완전강축은 연축시간의 1/2이하로 자극을 반복하면 된다.
긴장은 근섬유가 각각의 운동신경으로부터 부분적으로 지속적인 자극을 받을때 근육의 일부분의 수축이 지속되는 경우이다. 다시말해 긴장은 근육들이 번갈아가며 연축을 일으키는 현상으로 볼 수 있다. 마지막으로 경직은 근육이 불가역적으로 경화되는 경우, 즉 활동전위가 발생하지 않은 이상상태에서 강축이 일어나는 때를 말한다. 이러한 경직에는 사후경직, 열경직, 산경직 등이 있다.
● 무중력 상태에서 왜 몸이 뜰까
우주선이나 인공위성은 충분한 속력으로 가속한후 동력을 정지해도 지구의 인력과 관성에 의해 회전운동을 계속하게 된다. 이처럼 추진력이 없어지면 우주선의 선체와 그 내부에 있는 모든 물체의 운동상태는 완전히 같아지므로 중력이 작용하는 지구에서와 같이 천장과 바닥이라는 개념 자체가 없어지고 사람이 우주선 바닥을 딛고 설수 없는 무중력(zero-gravity) 상태가 되는 것이다.
사실상 무중력이라는 개념은 있을 수 없으며 중력은 지구는 물론 우주에도 존재한다. 우주비행사들이 우주공간에서 마치 떠다니는 듯한 모습을 보이는 것도 실제로는 지구를 향해 자유낙하를 하고 있는 것이다. 단지 우주비행사들은 자유낙하에 더해 지구를 중심으로 회전운동까지 함께 하기 때문에 서로의 힘이 상쇄되어 중력이 없는 것처럼 보일 뿐이다.
● 지금까지 발견된 동물 중 가장 작은 동물은
대답하기 약간 까다로운 질문입니다. 대부분의 사람들은 “동물”이라고 하면 보통 척추동물을 생각하고 하는 말입니다. 따라서 어떤 동물이 ‘가장 작은지’에 관해서는 과학자들 사이에서도 의견이 다릅니다만, 한 가지 그 동물이 ‘물고기’라는 점에서는 의견이 일치합니다.
싱가폴 국립대학의 생물학자 모리스 코테라트가 이끄는 팀이 지난 1월 세계에서 인도네시아 수마트라 섬의 산성 토탄 습지에 서식하는 미니 잉어를 발견하고 가장 작은 척추동물이라고 발표하면서 크기 논쟁이 시작되었습니다. 투명한 몸체가 특징인 이 물고기의 학명은 Paedocypris progenetica로 몸길이 약 8밀리미터에 머리뼈 부분이 없는 것이 관찰되었습니다.
그러나 싱가폴 조사팀의 보고서에는 워싱턴 대학의 생물학자 테드 피에취가 먼저 발견한 작은 동물이 빠져 있었습니다. 2005년 9월 Ichthyological Research 지에 발표한 피에취의 논문에는 약 6.4밀리미터 길이의 수컷 아귀류 물고기가 나와 있습니다. 필리핀 해 심해에서 채집한 이 물고기의 이름은 Photocorymus spiniceps로 평생 동안 암컷 짝의 몸 옆구리나 등 배 쪽에 달라붙어 산다고 합니다.
이 아귀류 수컷이 세계에서 가장 작은 동물일 수도 있습니다. 그러나 암컷의 크기(머리에서 꼬리까지의 길이)가 수컷에 비해 7배 이상 크기 때문에 세계에서 가장 작은 물고기 종(種)은 아니라는 것이 싱가폴 팀의 지적입니다. 큰 눈과 큰 정소가 특징인 이 수컷은 기본적으로 기생어라는 것이지요. (이에 대해 피에치는 수컷 아귀가 완전히 퇴보한 동물은 아니며 뚜렷하게 두드러지지 않을 뿐 분명 다른 신체기관들도 가지고 있다고 설명했습니다).
2004년 매우 작은 물고기 종을 발견한 또 다른 연구팀도 있습니다. 이들은 동료 과학자들이 왜 몸길이에 연연하는지 의문을 표합니다. 캘리포니아 라 졸라에 위치한 스크립스 해양 연구원의 H.J 워커와 사우스이스트 해양과학 센터의 윌리엄 와트슨은 그레이트배리어리프에 서식하며 스타우트인펀트피쉬(stout infantfish)로 더 잘 알려진 물고기 Schindleria brevipinguis 의 길이가 다른 두 종류에 비해 짧지는 않지만 암수 크기가 모두 비슷하며 무게가 0.7밀리그램에 불과하다는 점을 지적합니다. 이는 모기보다 가볍고 다른 두 종류에 비해서도 적게 나가는 무게입니다.
독자 여러분 중에는 도대체 왜 과학자들이 이런 점에 신경을 쓰는지 궁금해 하는 분들도 있을 것입니다. 사실 과학자들이 궁금해 하는 것은 척주동물의 생리학적 한계와 그렇게 작은 크기로 진화한 이유라고 할 수 있습니다.
● 흑점의 생성 원인
흑점은 태양의 광구면 중 주변보다 온도가 2,000℃ 정도 낮아 검게 보이는 부분을 의미한다. 광구면은 약 6,000℃의 온도를 보이는데 비해 흑점은 약 4,000℃에 불과한 것이다.
이러한 흑점의 생성원인은 태양내부 핵에서 만들어진 에너지가 복사층을 거쳐 대류층에 도달할 때 태양의 자기장에 의해 대류층에서 에너지의 흐름이 막히게 되면 광구면까지 에너지가 전달되지 못해 온도가 낮아지기 때문이다.
이렇게 막혀있던 에너지가 일정 수준이상 모이게 되면 폭발을 일으키게 되며 이것이 바로 흑점 주변에서 생기는 플레어(flare)이다.
● 동물들도 햇볕에 피부가 타나?
피부가 햇볕에 타는 이유는 피부 속의 멜라닌 색소가 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 검어지기 때문이다. 동물들도 멜라닌 색소를 갖고 있으므로 사람과 동일한 기전에 의해 피부가 햇빛에 장시간 노출되면 자외선에 의해 탈 수 있다.
동물중에는 사슴이나 백호처럼 멜라닌 색소를 갖고 있지 않은 흰피부의 개체들도 있는데 이러한 동물들은 털이 자외선을 차단하는 역할을 수행한다.
하마의 경우 다소 특이한 사례로 피부가 외부에 노출되어 있고 털도 없지만 마치 썬크림(자외선차단제)과 동일한 효과를 내는 붉은 땀을 흘림으로서 피부를 보호한다는 연구결과가 있다.
● 우성(優性)은 좋고 열성(劣性)은 나쁜것?
우성과 열성은 서로 대응되는 성질을 지녔다는 의미에서 붙여진 이름일 뿐 무엇이 좋고 나쁘다는 의미를 가지고 있지는 않는다.
사전적으로 보면 열성은 대립형질 중 잡종 1세대에서는 숨어나 나타나지 않는 형질, 우성은 대립형질을 가진 양친을 교배하였을 때 나타나는 형질을 말한다. 제2대(F2)에서는 열성형질은 분리되어1/3의 비율로 나타난다.
이처럼 유전적 대립형질에는 우성과 열성이 있고, 이것들은 우성유전자와 열성유전자에 의해 지배된다. 예를들면 어떤 우성형질을 지배하는 유전자를 A, 그것에 대응하는 열성유전자를 a라고 하면 우성유전자를 가진 어버이(AA)와 열성유전자를 가진 어버이(aa)의 교배에 의해 생긴 잡종 제1대(F1)는 Aa가 되어 우성형질을 보인다. Aa유전자를 가진 F1 끼리를 교배하면 잡종 제2대(F2)에서는 AA:Aa:aa가 1:2:1 의 비율로 분리되어 열성형질은 F2 대에 1/3 의 비율로 생긴다.
보통 우성형질을 A, B, C 등 알파벳의 대문자로 나타내고 열성형질은 a, b, c 등과 같은 소문자로 나타내므로 이러한 유전연구를 기호유전학(記號遺傳學)이라 하기도 한다. 또한 우성을 ＋, 열성을 －로 나타내어, ＋－pr, ＋－w 등으로 표현하기도 한다.
한편 일부 학자들은 일반인들에게 열성이라는 단어가 뒤떨어졌다는 이미지를 준다는 이유로 열성을 잠재된 성질이란 뜻의 잠성(潛性)으로 우성을 발현된 성질이란 뜻의 현성(顯性)으로 바꾸자고 주장하기도 한다.
● 병에 걸리면 낮보다 밤에 더 아픈 이유
감기나 몸살이 걸렸을 때를 상상해보자. 남녀노소를 불문하고 낮보다는 밤에 더욱 아픔을 느꼈던 경험이 많을 것이다.
이는 낮시간대에 활발히 활동하던 인체가 밤이되면 피곤해져서 면역력이 저하되기 때문으로 동일한 아픔이라 해도 낮보다는 밤에 더 많은 고통을 느끼게 된다. 하루종일 서서 일하는 직업을 가진 사람들이 퇴근후 집에 돌아오면 다리가 붓고 아픈 것과도 같은 이치이다.
같은 맥락에서 아플때 계속 누워있는 것이 서서 활동하는 것보다 쾌유가 빠를 것 같지만 이 또한 일정부분 잘못된 상식이다. 너무 오랜시간 누워있는 것은 오히려 증상을 악화시킬 수 있으며 적당한 활동과 운동이 몸의 면역력을 키워 쾌유에 도움이 된다.
● 극장내 모든 각도에서 동일한 영상을 볼 수 있는 이유
울퉁불퉁한 물체의 표면에 빛을 쏘일때 빛이 여러방향으로 산란 반사되어 흩어지는 현상을 난반사라 하는데 영화관에서 영사기의 빛을 반사하는 스크린 또한 표면을 거칠게 만들어 난반사를 일으킨다.
이렇게 스크린이 영사기의 빛을 여러방향으로 반사하기 때문에 극장내 어느 자리에서나 동일한 영상을 볼 수 있는 것이다.
만일 스크린 대신에 정반사를 일으키는 거울을 사용한다고 가정하면 거울과 정면에 앉아있는 일부 관객이외에게만 빛을 반사하게 되고 이외의 모든 관객들은 어떠한 영상도 볼 수 없게 된다.
또한 정면에 앉은 관객의 경우에도 눈앞에서 플래시를 비친 것처럼 강렬한 빛에 의해 눈을 감을 수밖에 없으므로 결국 극장내 누구도 영화를 제대로 볼 수 없다.
● 왜 지진파는 고체인 내핵보다 액체인 외핵에서 더 느릴까?
지진파는 파동의 일종이며 이러한 파동은 이동하는 것이 아니라 전달이 되는 현상이다. 따라서 고체의 경우 입자의 자유도는 작지만 입자마다 하나의 진동만 있으면 손쉽게 주변의 다른 입자에 연결되어 전달이 가능하다.
반면 액체는 고체보다 자유도는 커지지만 각 입자들이 끊어져 있어 하나의 입자가 다른 입자에게 진동(에너지)을 전달하기 위해서는 이동을 해야만 한다. 이러한 문제로 인해 액체와 고체에서 지진파의 전달속도 차이가 발생하는 것이다.
● 혼합물과 화합물의 차이
사전적으로 보면 혼합물은 2종이상의 물질이 화학적으로 결합하지 않은 상태에서 섞여 있는 것, 화합물은 2종이상의 원소의 원자가 화합해서 생긴 물질이라 정의되어 있다.
즉 혼합물은 2개의 물질이 각각의 성질을 잃지 않고 단순히 섞여있는 상태를 말하며 화합물은 각각의 물질이 화학적으로 반응하여 전혀 새로운 물질이 된 것을 뜻한다.
예를들어 소금물은 소금이 물에 녹아서 눈으로 보이지는 않지만 소금과 물의 성질이 그대로 살아있기 때문에 혼합물에 해당하며 가열해서 물을 증발시킴으로서 원래의 물과 소금으로 분리할 수 있다.
● 오존을 흡입한다면
오존은 강력한 산화물질로 반응력이 강해 자신과 접촉하는 물질들을 산화시켜 손상을 가한다. 만약 공기중에 오존의 농도가 짙어져 다량의 오존을 흡입하게 된다면 가장 먼저 호흡기가 손상을 받게 된다.
또한 오존은 물에 잘 녹지 않아 호흡시 폐의 깊은 곳 까지 침입, 염증이나 폐부종을 일으킬 수 있으며 흡입량이 많거나 장기간 흡입할 경우 시력장애가 일어나고 호흡곤란으로 실신할 수도 있다.
일반적으로 사람은 오존농도 0.05ppm에서 냄새를 맡을 수 있는데 0.1ppm이 넘으면 눈, 코, 목 등에 자극증상이 생기고 운동신경 저하, 학습능력 감소 등이 나타난다.
● 산소가 없는 우주에서 태양이 불타고 있는 이유
일반적으로 불(火)이 일어나려면 불에 탈수 있는 물질과 산소가 필요하다. 소화기가 불을 끌 수 있는 원리도 특수약품(분말 또는 거품)이 연소중인 물질과 산소의 접촉을 차단하기 때문이다.
그러나 태양은 이러한 보통의 불과는 다른 매커니즘을 갖고 있다. 삼중수소와 이중수소가 고온에서 반응하여 헬륨의 원자핵을 융합하는 수소핵융합반응이 바로 그것이다.
태양은 이러한 수소핵융합반응을 기반으로 생성된 고온과 고열, 자기작용, 내부기체층의 대류, 표층의 폭발 등에 의해 유지되고 있는 것이다. 쉽게 표현하자면 태양은 수천, 수억만개의 수소폭탄이 끊임이 터지고 있는 상태라고 보면 된다.
물론 이러한 태양의 수소핵융합반응은 결코 무한한 것이 아니며 어느 시점에 다다르면 반응을 멈추고 더이상 빛과 열을 발산하지 않게 된다.
전문가들은 약 50억년 이후에 태양의 융합반응이 멈출 것으로 예측하고 있으며 이때에는 태양이 적색거성(지름이 태양의 수십배에서 수천배에 이르는 성(星))처럼 커지면서 지구를 포함한 주면의 행성을 집어삼킬 것으로 보고 있다.
● 만약 얼음이 물보다 밀도가 커서 물에 가라앉는다면?
얼음이 물에 뜨는 이유는 물 보다 밀도가 작기 때문이다.
만일 얼음의 밀도가 물 보다 커져서 물속으로 가라앉게 된다고 가정하면 지구는 생태학적으로 엄청난 파괴가 이루어질 것이다.
일례로 겨울철에도 강이나 호수는 수면의 일부분만 얼음으로 변할 뿐 내부에는 여전히 물이 흐르고 있다. 하지만 얼음이 가라앉는다면 얼음이 사라진 수면은 다시 얼게 되고 이렇게 생산된 얼음이 다시 가라앉아 바닥에 쌓이면서 결국에는 모든 강과 호수가 바닥부터 수면까지 꽁꽁 얼게 된다. 수중 생태계가 완벽히 파괴되는 셈이다.
● 화살 하나로 짐승 두 마리를 꿰뚫는 무협소설은 진실?
현실적으로 불가능한 것으로 판단된다.
사람의 움직임과 짐승의 움직임의 상대적인 속도를 생각하여 활을 쏘는 것도 어렵지만 활의 탄력성이나 줄을 잡아당기는 인력 등을 감안할 때 두 마리의 동물을 꿰뚫을 만큼 큰 힘을 낼 수는 없을 것으로 보인다.
물론 인류가 지금보다 체격적으로나 운동신경 측면에서 매우 발달한 이후에는 가능할 수도 있으며 토끼와 같은 작은 동물들의 경우에도 충분한 연습과 활의 재질 강화를 통해 가능성을 높일수 있다. 하지만 현 인류의 체격과 운동신경으로는 호랑이처럼 큰 동물을 화살하나로 두마리 이상 잡는 것은 현실적으로 불가능하다.
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