현재까지 지구와 같은 외부행성은 찾지 못했다. 외부행성이란 태양계 밖에 존재하는 행성을 말한다.
하지만 우주에는 5억~10억 개의 지구형 행성이 있을 것으로 추정되고 있다. 이 때문에 인류와 동등하거나 또는 더 진보된 문명을 가진 외계인이 존재할 것이라는 생각은 공상 차원을 넘어 과학적 접근으로까지 이어지고 있다.
일부에서는 진화론을 바탕으로 한 외계인의 구체적 모습도 거론하고 있다. 즉 머리에는 뇌와 눈·코·입·귀 등의 여러 기관이 모여 있고, 두 팔과 다리를 가졌을 것이라는 추측이다.
이에 대해 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 지난해 미 항공우주국(NASA) 설립 50주년을 기념하는 강연에서 고도 문명을 가진 외계 생명체, 즉 외계인의 존재에 대한 회의적인 생각을 밝혔다. 우주에 원시적인 생명체는 대단히 흔하지만 지적 생명체는 아주 드물 것이라는 것.
스티븐 호킹은 또한 “외계인이 우리를 방문한 것 같지는 않다”며 “미확인비행물체(UFO)가 괴짜나 기이한 사람들에게만 나타날 리는 없지 않은가”라고 덧붙였다.
하지만 그는 “혹시라도 외계 생명체를 만나면 조심해야 한다”며 “이는 인간과 DNA가 다르기 때문에 외계 생명체로부터 치명적인 질병이 전해질 수도 있기 때문”이라고 말했다.
과학자들도 인류가 최초로 발견하는 외계 생명체는 지적 생명체, 즉 외계인보다는 박테리아가 될 가능성이 높은 것으로 보고 있다.
그렇다면 외계 생명체를 찾아내는 가장 좋은 방법은 무엇일까. 바로 지구와 비슷한 외부행성을 찾아보는 것이다. 물론 외계 생명체가 지구에 사는 생명체와 비슷하다는 전제에서 말이지만.
그럴 경우 외계 생명체가 사는 외부행성은 물을 가둬두고 태양 방사선을 막는 대기가 있을 것이다. 따라서 천문학자들은 생명을 유지해 주는 산소와 수증기로 뒤덮인 적당한 크기와 환경의 외부행성을 찾고 있다.
최근 천문학자들은 생명체가 살기에 적절한 대기 상태를 판별하는 방법을 알게 됐다. 스페인 카나리아 천체물리학연구소의 엔리크 팔레 연구팀은 태양빛이 지구 대기를 통과할 때 산소, 이산화탄소 등의 원소가 특정 파장의 빛을 흡수하고, 그것이 스펙트럼의 높낮이로 나타난다는 사실을 발견했다. 일명 스펙트럼 그래프다.
일반적으로 산소는 반응성이 높아 다른 원소와 결합하기 쉽다. 외부행성의 대기 분석에서 충분한 양의 산소가 발견된다면 산소를 계속 보급해 주는 식물이 존재한다는 뜻이다. 그리고 식물이 살려면 이산화탄소도 있어야 한다.
팔레 연구팀은 스펙트럼 그래프가 지구와 닮은 외부행성을 찾아 대기를 분석하는데 유용하게 쓰일 것이며, 생명체의 존재 여부를 알아내는데도 쓰일 수 있다고 말한다.
생명체가 살아갈 수 있는 행성의 3가지 조건
1. 적절한 위치
생명체가 살아가는데 필요한 물이 액체 형태로 존재하려면 항성과 행성 간에 적절한 거리를 유지해야 한다. 너무 가까우면 물은 모두 증발해 버린다. 반면 너무 멀면 얼어버린다.
생명체가 살기에 가장 적절한 거리를 일명 ‘골디락스 존’이라고 부른다. 이는 항성에서 약 1억800만~2억2,700만km 정도다. 우리의 태양계에 있는 금성처럼 항성에 가깝지도 않고 화성처럼 멀지도 않은 거리인 것이다.
지금으로부터 35억 년 전 화성에는 대기가 있어 기온이 지구와 비슷했다고 한다. 하지만 대기가 너무 빈약해 열을 잡아둘 수 없었고, 현재는 기온이 영하 62℃다. 반대로 금성은 영상 452℃나 된다. 이밖에 항성이 우리의 태양보다 큰지 작은지도 변수다. 과학자들은 이에 맞춰 가장 이상적인 위치의 외부행성을 찾고 있다.
2. 적절한 크기
과학자들은 외부행성의 질량과 지름을 알면 암석 형태의 행성인지 가스 형태의 행성인지 알아낼 수 있다. 일반적으로 질량과 지름이 크면 가스 형태의 행성, 비교적 작으면 암석 형태의 행성이다. 외부행성의 질량과 지름은 섭동현상을 통해 알 수 있다.
섭동현상이란 행성의 궤도가 다른 행성의 힘에 의해 정상적인 타원에서 어긋나는 것을 말한다. 행성의 궤도는 항성의 인력만 생각하면 타원이 되지만 다른 행성으로부터도 힘을 받고 있기 때문에 엄밀하게 타원은 아니다.
외부행성의 질량과 지름을 알 수 있는 방법은 또 있다. 행성이 항성 앞을 지나쳐갈 때 항성의 빛은 순간적으로 약해졌다가 다시 돌아온다. 과학자들은 이 같은 방법으로 목성이나 토성만한 크기의 거대한 가스 형태 행성이 있음을 알아냈다. 하지만 거대한 가스 형태의 행성에 생명체가 살고 있을 확률은 매우 낮다.
3. 적절한 원소
천문학자들이 외부행성에서 산소, 이산화탄소, 그리고 물을 발견해냈다면 샴페인을 터뜨릴 일이다. 산소는 반응성이 높아 다른 원소와 결합하기 쉽다. 또한 미생물 같은 하등 생명체라고 할지라도 물이 있느냐 없느냐가 생명체의 존재 유무를 밝히는 가장 기초적인 근거가 된다.
대기 분석에서 충분한 양의 산소가 발견된다면 이는 산소를 계속 보급해 주는 식물이 존재한다는 뜻이다. 그리고 식물이 살려면 이산화탄소도 있어야 한다.
또한 메탄이 있다는 것은 무기호흡을 하는 생명체가 있다는 뜻이다. 지구의 박테리아가 대표적인 사례로서 박테리아는 산소 없이 생존하며 메탄을 배설한다. 무엇인가가 메탄을 계속 보충해주지 않는 한 산소가 있는 환경에서 메탄은 오래 가지 못한다.
| ◆ 핵심용어 통과 행성: 외부행성이 항성 앞을 지나쳐갈 때 항성의 빛을 가리게 되는데, 이를 통과 행성이라고 한다. 일반적으로 과학자들은 외부행성의 통과 이전과 통과할 때의 항성 빛을 비교해 외부행성의 크기를 가늠할 수 있다. ◆ 놀라운 수치 353: 현재까지 발견된 외부행성의 숫자. 0: 지구와 같은 외부행성의 숫자. ◆ 향후 전망 NASA는 2대로 이루어진 지구형 행성 발견용 망원경을 개발하고 있다. 한대는 가시광선 방식이고 다른 한대는 적외선 방식이다. 지구형 행성 발견용 망원경은 이전보다 더욱 정확하게 외부행성의 크기와 위치, 기온, 대기의 상태를 측정할 것이다. 또한 외계 생명체 발견용 망원경을 개발할 계획도 있다. |
| Q. 지구형 행성 찾기에서 물의 존재는 왜 그렇게 중요한가? A. 아직 물 없이 살 수 있는 생명체는 발견된 적이 없다. 그리고 지구 생명체의 모든 세포에도 물이 있다. 실리콘이나 암모니아 등 물이 아닌 다른 물질에 의존해 살아가는 생명체가 있을지는 불확실하기 때문에 과학자들은 일단 물에 의존해 살아가는 생명체를 찾고 있다. Q. 외부행성의 대기를 보면 지적 생명체가 있는지 알 수 있나? A. 없다. 인간, 아니 모든 동물이 숨을 쉴 때 배출하는 이산화탄소 양을 다 합쳐도 지능이 없는 식물이 지구 대기에 끼치는 영향에 비하면 턱도 없다. Q. 외계인은 어떻게 생겼을까? A. 용두사미가 될지 모르겠지만 지구의 역사를 돌이켜 보면 인류가 최초로 발견하는 외계 생명체는 작은 녹색 사람, 즉 외계인보다는 박테리아가 될 가능성이 높다. 현생인류가 지구상에 존재한 기간은 50만 년 밖에 되지 않는다. 하지만 박테리아는 무려 35억 년을 살아왔다. Q. 멀리 떨어진 외부행성의 대기에서 생명체의 흔적을 찾아낸다면? A. NASA의 외부행성 탐험 프로그램의 수석과학자인 웨슬리 트라우브는 이렇게 말한다. “아마도 탐사선을 보내지는 못할 것입니다. 거기에 가는 시간이 수백~수천 년은 걸릴 테니까요.” 무선신호를 보내면 30년 정도 걸린다. 그리고 외계 생명체가 답신을 한다면 그 답신이 지구에 도착하는데 또다시 30년이 걸린다. 거대한 플래시라이트를 닮은 레이저 등을 켜고 지구에 생명체가 있다고 그들에게 신호를 보내야 할지도 모른다. |
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
