뛰어난 ......
■ 혹성의 거주 가능성 ( Planetary habitability)
우리보다 수준 높은 외계인 출현에 관한 단순한 흥미에서가 아니라 생명의 발생이나 그 진화에 관한 이해를 높인 다는 뜻에서 아직 초보단계인 듯한 혹성과학과 우주생물학을 근간으로 하는 혹성 거주 가능성에 대한 상식들을 찾아 가며 정리하여 본다.
혹성에서의 거주 가능성(Planetary habitability)이란,
. 어느 천체에서 생명을 탄생시킬 수 있거나,
. 또는 발생한 생명을 유지할 수 있을 가능성에 대한 지표를 말함
. 이는 현재 우리에게 생명이 알려져 있는 유일한 혹성인
. 지구 상태에서의 추측일 뿐일 수도 있음
따라서 혹성의 거주 가능성은 주로 생명에 있어서 적합한 것처럼 보이는
지구 상태나 태양 또는 태양계의 특징으로부터 본 따 온 것이 된다고 할 수 있음
□ 개요
생명에 있어서 절대 중요한 조건은 에너지원이지만,
아래 기준도 만족 시키지 않으면 안 됨
. 지구물리학
. 지구화학
. 천체 물리학
융해된 금속이나 성간 가스, 은하계외 공간에 퍼지는 자장 등
세포와 관계없는 물질, 장소를 기반으로 한 생명도 상상할 수 있음
천체관측이나 무인 탐사 등 과학의 발달로
지구와 다른 천체와의 사이에 있는 지구물리학상의 비교도 가능해 졌음
1992년 부터의 태양계 외계행성 발견을 시작으로 하여, 220여 개의
생명을 잉태 할 수 있는 가능성을 가진 혹성들을 발견
. 2007년 4월에는 "Gliese581 c" 발견
- 별(Gliese 581)
. 종류 : 갈색 왜성 (태양 및 대부분 별은 주계열성)
. 크기 : 태양의 0.08배 (3개의 행성을 가짐)
. 거리 : 지구에서 20.5광년 (=1.94*10^14 km, 194조km, 가까운 별 중 하나)
. 특성 :
- 태양계 외에서 발견된 지구와 가장 비슷한 행성(gliese 581 c)을 가진 별(gliese 581)
- 행성의 질량보다는 크지만 중력에너지가 아주 작아 약간의 열과 빛만 냄
(수소핵융합반응을 일으키기에 너무 작음)
- 행성 (Gliese 581 c)
. 질량 : 지구보다 5배 무겁고
. 크기 : 지구의 1.5배 정도
. 온도 : 지구의 온도와 유사 (섭씨 0~40도), 물이 있을 가능성이 있음
. 중력 : 지구의 1.6배 (50kg의 사람은 80kg인 것처럼 느낌)
. 공전주기 : 13일 (지구 365일)
. 특징 : 지금까지 발견된 외계 행성 220개 중, 지구와 가장 유사함
- 행성 (Gliese 581 g) 2010.9.29. 발표
미 국립과학재단은 미 캘리포니아 대학과 카네기 재단 소속 천문학자들이 'Gliese 581g'를 발견했다고 발표했다. (2010.9.29.) 이 별이 지구와 거의 흡사한 조건을 갖추고 있어 '새로운 지구'라고 부를 수 있다고 말했다. 물과 식물이 존재할 것으로 보고 있으며 인간이 이곳에 갈 수 있다면 인간이 거주할 수도 있을 것으로 보고 있다. 게다가 'Gliese 581g'는 우리 은하계와 바로 이웃해 있다. 이는 'Gliese 581g' 말고도 지구와 비슷한 다른 별들이 존재할 가능성을 시사하는 것으로 지구가 하나가 아닐 수 있음을 보여준다.
. 공전 주기는 37일
. 중력이 지구와 거의 비슷하고
. 지구와 비슷한 크기이며
. 항성에서 적당한 거리여서 물의 온도가 생명체가 존재하기에 적합할 것으로 추정
Habitable zone(HZ, 거주가능지역)
. d_AU가 1이 되는 지점을 Habitable zone이라고 함.
. dAU = √ L star / L sun
. 별의 복사밝기(L_star)와 태양의 복사밝기(L_sun)의 값
. d_AU는 지구-태양간의 천문단위(1AU)
□ 생각해야 할 기본적인 조건 들
- 적절한 항성계인지?
. 스펙트럼형
. 안정된 거주 가능지역 (HZ, Habitable Zone)
. 작은 항성의 변광
. 높은 금속 함유율
- 혹성의 특성이 적합한지?
. 질량
. 궤도와 회전
. 지구화학
□ HZ (Habitable Zone)에 적절한 항성계 범위
HZ란 혹성이 그 표면에 액체의 물을 가지는 항성 주위 이론상의 공간
지구의 모든 생태계에서 볼 때 액체(적정한 온도) 상태의 물은 필수라는 견해이며,
에너지 다음으로 생명의 가장 중요한 요소라고 생각
이는 물에 의존하는 종에 대한 편견일 수도 있음
만약 물을 필요로 하지 않고 (예, 액상의 암모니아 등) 생명이 존재 할 수 있다면
현재 과학의 HZ 개념은 완전하게 수정되야 할 것임
□ 스펙트럼 형태
. 항성의 스펙트럼은 빛을 내는 별의 온도를 나타냄 (주계열 별의 질량과 연관 됨)
. 스펙트럼이 4,000 K~7,000 K의 온도 범위일 것 (태양은 이 범위의 중간인 G2의 항성)
. 생명발전에 필요한 시간은 10억년 이상 (보다 빛이 센 "A,B"형의 주계열 별은 통상 10억년 미만)
- 대기중의 오존 등을 만드는 요인인 단파장 자외선 방사량
- 이 스펙트럼 범위는 은하계의 항성 중 5~10%정도
. 더 어두운 "K~M" (적색 왜성)의 항성이 거주 가능한 혹성을 가지는데 적합 할까 하는 것은 의문
□ 항성의 질량
. 적당한 크기의 질량을 가져야만 함
. 모든 항성은 나이가 들면 광도가 점점 커지므로 HZ도 그만큼 멀어져야 함
. 그러나 질량이 너무 큰 대항성이라면 그 속도가 너무 빨라서 생면탄생의 기회는
그 만큼 낮아지지 않을까?
. 생명에 악영향을 주는 거대 혹성이 HZ 영역 내에 없을 것
□ 항성의 변광
. 모든 항성은 공통적으로 광도가 변하고 있지만
. 그 변동 광도가 급격한 변광성은 생명 탄생에 나쁠것으로 예측됨
. 급격한 온도 변화 및 그 만큼 방사선 레벨도 변화
. 태양은 매우 안정된 것으로서,
. 11년의 태양 주기에서 약 0.1% 정도 변하지만, 지구 온도에는 큰 영향
□ 높은 금속 함유율
어떤 항성도 그 대부분은 수소와 헬륨에서 만들어졌지만,
항성에 포함된 무거운 원소 양에는 큰 차이가 있음
금속의 양이 적은 경우, 주위에 혹성 형성 가능성은 감소
형성된 혹성이라도 저질량으로서 생명에는 부적합
초기에 형성된 항성은 금속 함유량이 낮고,
혹성을 가지고 있을 전망도 상대적으로 낮음
태양도 항성의 평균보다 약간 많은 금속을 포함하고 있음
□ 혹성의 특성
. 거주 가능성의 주된 가설은 지구형 혹성
. 지구와 비슷한 크기로,
. 주로 규산 암석으로 구성
. 외 층은 수소나 헬륨 기체로 덮이지 않아야 함 (지표가 있어야 하므로)
. 너무 큰 혹성은 그 중력이 방대하여 생명이 탄생할 가능성 희박
. 따라서 거대 혹성의 위성이 생명을 태동하는후보
□ 질량
. 질량이 적어 중력이 낮으면,
. 대기의 보관 유지가 곤란
. 대기를 구성하는 분자 탈출속도가 커져 우주 공간으로 쉽게 소실
. 대기층이 엷으면 원시의 생화학에 필요한 물질 부족해짐
. 지표는 단열 효과가 낮고 열 이동(heat transfer) 부족
. 단파장 방사선이나 운석에 대한 보호 효과도 낮아짐
. 물이 액체인 조건의 온도 범위도 압력이 낮아질수록 저하
. 혹성 질량이 적으면
. 그 직경이 작아지는데 비례해서 표면적도 작아짐
. 형성 시에 남은 에너지 소실이 빠르고
. 대기 온도를 유지보관하는데 문제
. 판구조 (Plate Tectonics) 이론에서는 특히 중요
. 중요한 화학물질이나 광물을 재생
. 대륙을 만들어 환경의 복잡성을 늘려 생물 다양성
. 지구의 자장을 생성하는데 필요한 대류를 생성
. 지구는 태양계의 거대 가스 혹성과 비교하면 저질량
. 그 직경과 질량은 태양계의 지구형 혹성 가운데 최대이며,
. 밀도도 가장 높고. 그 중력도 충분
. 용해 된 지구핵심이 열기관으로서 남는데 충분할 만큼 큼
. 혹성의 코어에서 원소의 방사성 붕괴는, 혹성의 열원의 중요한 요소
. 큰 혹성 핵에는 대규모 철을 가지므로서
. 혹성을 태양풍으로부터 이겨낼 수 있는 자장을 만들 수 있음
. 자장이 없으면, 혹성의 대기는 벗겨져 와해되고,
. 생물은 이온화 된 입자를 뒤집어 쓰게 될 것임
. 질량만이 자장을 생성하는 유일한 기준이 되는 것은 아님
. 코어에 Dynamo Effect가 나타나려면 혹성은 충분한 속도로 회전 해야하는데
. 질량이 중요한 요소로 작용
□ 궤도와 회전
. 궤도와 회전에 의한 혹성 표면의 온도 변화
. 물의 반복된 응고와 용해
. 보다 복잡한 생물일수록 큰 온도차에는 민감
. 지구의 궤도는 거의 완전한 원형이며, 이심율은 0.02 이하
. 태양계 외행성 궤도의 데이터
. 90%는 태양계에서 발견되고 있는 혹성보다 큰 궤도 이심율을 가짐
. 그 평균은 약 0.25 정도
. 주성(主星)에 일어나는 "비틀거림"를 바탕으로 추정
. 혹성의 자전도 생명 진화에는 중요
. 혹성이 알맞은 계절을 가져야 함
. 만약 적도 경사각이 적거나 전혀 없고, 황도가 수직인 상태이면, 사계는 전혀 일어나지 않고,
. 생명의 활동에 주된 자극은 없어질 것임
. 온도도 더 추울 것임
. 가장 격렬한 방사는 항상 적도로부터 몇 도의 범위에 받게 되므로,
. 따뜻한 기온이 극 지역으로 이동하지 못하게 됨
. 만약 혹성이 크게 기울면,
. 계절의 변화는 극단적인 것이 되어,
. 생물들이 진화하는 것은 보다 더 어려워질 것임
. 그 외에 궤도에 관해서 고려해야 할 점은
. 혹성은 밤낮의 사이클이 너무 길어 지지 않을 정도로 빠르게 회전해야 함
. 낮 (하루가 새고 질 때까지)이 몇 년씩 걸린다면, 밤과 낮 온도차가 너무 커지고
. 극단적인 궤도 이심율과 같은 문제가 발생 될 것임
. 회전축 방향의 변화(?差)가 커서도 안 됨
. 지구의 세차는 2만 3 천년 주기로 발생
. 지구의 달은 적도 경사각을 안정시켜 지구의 기후를 완화시키는데 중요한 역할
□ 지구화학
. 중요한 4개의 원소,
. 탄소, 수소, 산소, 질소
. 지구의 생물 공동체 량의 96% 이상을 차지
. 아미노산 등은 운석이나 성간 물질로부터 발견되고 있음
. 우주 안에서 원소의 상대적인 양은 반드시 혹성 안에서의 양으로 구성되지는 않음
. 최초 화산에서 시작하는 휘발성 화합물의 방출은 혹성 대기의 형성에 기여
. 원시 대기속에서 단순한 화합물 합성에 의해 아미노산을 형성 (유리밀러의 실험)
. 거의 대부분의 물과 탄소는
. 태양의 열로부터 멀리 떨어져 고체인 채 남아 있던 태양계의 외계에서 온 것으로 추정
. 태양계 초기에 지구로 온 혜성 충돌에서 막대한 양의 물과 생명에 필요한 그 외의
휘발성의 화합물 (아미노산 등)이 함께 퇴적
. 이들로 부터 생명의 진화가 시동된 것으로 추정
. 따라서, 4개의 "생명의 원소"는
. 거주 가능한 계(系)가 되려면 장기간 궤도를 돌고 있는 천체로부터
. 혹성에 기본이 되는 것들이 공급되어야 할 필요가 있음
. 그러한 혜성이 없다면 우리가 알고 있는 생명은 지구에 존재하지 않을 가능성이 있음
인용 Fm : 百科『ウィキペディア』
■ 외계인 (Extraterrestrial Intelligence)
□ 지성을 가진 외계인이란?
. 우주 공간을 넘어 신호를 전달할 수 있는 능력을 ”지성”이라고 단순하게 정의
. 이 기준이라면, 인간이 지성을 가진 것은 고작 수 십년 이내에 불과함
. 아래 의미의 정의?
. “외계인을 찾는다 (SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence)”
. “외계인과 통신한다 (CETI, Communication with Extraterrestrial Intelligence)”
. 우주의 어딘가 있는 생명이 발신한 신호의 특성?
. 은하는 아주 멀기 때문에
. 미약한 신호에 의존해야 하고
. 몇 세대에 걸친 많은 시간이 소요됨
. 최근 수 십 년간 외계의 지적 생명을 탐지하지는 못함
. 은하는 광활하므로 수 만년 걸린 탐사일지라도 극히 일부분에 불과
□ 외계인 찾기 (SETI)
. 무슨 기호가 좋을까? (What frequency)
. 지구의 대기는 가시광선과 전파를 잘 통과함
. 별의 가시광선은 너무 밝음
. 우주에 위성을 올리는 것은 어려움 (경제적 이유）
→ 이러한 이유 때문에 전파가 적합
→ 어느 파장영역이 좋은가?
. 1420 MHz (수소 ?) or 1420 (×|| ÷) π (?)
. 1720 MHz (OH ?)
→ 밴드폭을 어떻게 할까?
. 발신 밴드 폭이 좁으면 세기는 강하지만
. 탐지하는 측도 정확하게 밴드 폭을 맞추지 않으면 안 됨
. 어디에서, 무엇을 찾을 것인지? (Where to look, What to look for)
. 어떤 신호를 찾아야 하는지?
. 인공적···규칙적, 자연음···불규칙
. 무엇인가 규칙적인 신호를 찾음
□ 외계인과의 교신 (CETI)
. 어떻게?, 무슨 내용을?
. SETI@home은 프로젝트의 일환으로서, 우주로부터 받은 전파 신호를 분석하는 작업에 인터넷 상의
수 많은 PC들이 참여할 수 있도록 분산 컴퓨팅(Distributed Computing) 기법을 적용
Fm : An Introduction to Astrobiology
Cambridge University Press
須藤硏2005 年度前期輪講レジュメ集, 發表者：太田泰弘、平松尙志
□ 스티븐 호킹 박사 의견
2010.04.29. 연합뉴스 인용
세계적인 물리학자 스티븐 호킹이 외계인은 존재에 대해 언급했다. 영국 타임즈 ‘타임즈온라인’은 26일(한국시간) “스티븐 호킹 박사가 외계 생명체의 존재를 인정했다.”고 전했다.
호킹 박사는 “우주에 1000억 개의 은하계가 존재하는 만큼 다른 생명체도 존재한다.”며, “광활한 공간에 진화한 생명체가 지구에만 존재할 가능성은 낮다.”고 설명했다. 이어 호킹 박사는 “숫자 자체만 놓고 판단하더라도 외계 생명체가 존재한다고 생각하는 것이 합리적인 것이다.”며, “이보다는 외계인들이 어떤 생명체일지를 다지는 것이 어려운 문제다.”고 말했다. 특히 호킹 박사는 “외계 생명체와 접촉을 시도하는 것은 콜럼버스가 아메리카 대륙에 도달했던 것이 아메리카 원주민에게 좋지 않은 결과를 가져온 것처럼 위험한 결과를 가져올 것이다.”고 밝혔다.
2년 전 비틀스의 노래 ´어크로스 더 유니버스´를 쏘아 보내는 등 외계인과의 접촉을 위해 이미 여러 번 우주로 메시지를 띄운 미 항공우주국(NASA)은 28일 외계 생명체를 찾기 위한 전략을 논의했다. NASA의 미래 임무에 관한 국립과학원 특별자문위원회 위원장인 스티브 스콰이어즈 박사는 "생명체를 찾는 것이 우리가 태양계 탐색에서 앞으로 추진해야 할 핵심 과제"라고 말했다.
이 위원회는 화성, 목성의 여러 위성들, 토성에 이르기까지 앞으로 추진할 수 있을 28개의 임무를 검토 중이며, NASA는 외계인의 침략에 대해 걱정하기보다 우리 태양계에서 박테리아와 같은 단순한 생명체를 찾는 데에 집중하고 있다.
외계지적생명체탐사계획(SETI) 연구소의 세스 쇼스탁 박사는 호킹 박사의 발언이 일부 과학자들 사이에서 ´위험한 외계 생명체를 불러들이지 않도록 외계인과의 접촉을 목적으로 한 메시지 송출을 금지해야 하는가´에 관한 논란을 다시 불러일으켰다고 말했다.
우주로 메시지를 보내는 것은 "밀림에서 고함을 치는 것과 같아서 반드시 좋은 생각인 것은 아니다"고 일부 사람들은 생각하지만 자신은 그렇게 생각하지 않는다며 "영원히 바위 밑에 숨어 살 것이냐"고 되물었다.
□ NASA, 독극물 비소 먹고 자란 “슈퍼 박테리아” 발견
“외계생명체 존재 가능성 훨씬 높아졌다"
"생물학적 상식 뒤집힌 사건"
기사 중에서 발췌 (2010.12.03)
NASA 과학자들이 미국 캘리포니아주 요세미티 국립공원 내 모노호수에서 극한 환경에서 번식하는 슈퍼 박테리아를 발견했다. 이에 따라 NASA는 지구 밖 외계에도 생명체가 존재할 가능성이 높아졌다고 판단하고 있다. 이번 NASA의 발견은 생명체에 대한 기존의 상식을 전면적으로 뒤엎는 동시에 극한의 상황에서도 생명체가 존재할 수 있다는 점을 밝혔다는 데 의의가 있다.
지금까지 알려진 지구상의 모든 생명체는 탄소(C)，수소(H)，질소(N)，산소(O)，인(P)，황(S) 등 이른바 '생명체 필수 6대 원소'를 기반으로 구성돼 있다. 그러나 이번 슈퍼 박테리아 발견을 주도한 울프사이먼 박사는 모노호수의 침전물 속에서 찾아낸 박테리아를 실험실로 갖고 와 인 대신 비소를 넣은 배양액을 기반으로 배양하는 데 성공했다.
원소주기율표에서 인 바로 밑에 위치해 화학적으로 유사한 성질을 갖고 있는 비소가 인을 대체한 생명체의 존재 가능성이 있다는 가설이 작년 1월 국제 천문학 저널에 발표됐으며, 이번 발견은 우리가 알고 있는 생명체가 우리가 통상 추정해 왔거나 상상할 수 있는 것보다 훨씬 큰 융통성을 가질 수 있음을 상기시켜 준다는 것이다.
■ UFO의 실체
국민일보 U.F.O | 테마기획 2006.05.17, (신학과 과학의 만남)
. UFO 목격담 1분에 1건씩 접수… 99%는 가짜
UFO는 없다. 단순한 자연현상일 뿐이다. 영국 국방부는 UFO의 목격담 1만여건을 1996년부터 2000년까지 정밀 분석한 보고서를 지난 15일 자체 홈페이지에 공개했다. 영국 국방부는 이 보고서에서 “UFO라고 목격된 현상 중 외계문명에서 지구로 보낸 우주선일 가능성이 있는 물체로 확인된 경우는 전혀 없었다”고 밝혔다. 첨단 우주항공 수준의 선진국에서 UFO에 대해 유·무를 공식적으로 밝힌 것은 극히 이례적인 일이다. 하지만 UFO를 신봉하는 사람들은 여전히 이같은 공식 문건에 수긍하지 않고 있다. 그들은 왜 UFO를 신봉하며 문제점은 무엇인지를 기독교적 관점에서 들여다봤다.
‘우주에서 우리는 혼자인가?’ ‘우리는 어디로부터 왔는가?’
NASA(미항공우주국)가 관리하는 프로그램인 SETI(Search for Extra-Terrestrial Intelligence·외계 지적생명체 탐사)의 목적은 우주를 탐사하고 외계 생명체를 찾아내는 것이다. NASA는 지난 10여년 동안 매년 1000만달러 이상의 예산을 이 프로젝트에 쏟아붓고 있다. SETI의 한 문서에는 이렇게 적혀 있다. “이곳 지구에서 진화가 일어나고 있다면 우주의 어떤 곳에서 왜 진화가 일어날 수 없겠는가?”
나아가 연구자들은 이 문서에서 “우리 은하계에만 해도 대략 1천만개의 진보된 문명들이 존재할 것”이라고 설명한뒤 “진화는 명백한 사실이며 이 광대한 우주에는 무수한 생명체들이 살고 있을 것으로 많은 사람들은 믿고 있기 때문”이라며 이 프로젝트에 매달리고 있는 이유를 밝혔다.
SETI는 40여년 동안 외계에서 지적 생명체가 보내올지도 모를 전파 신호를 찾아내기 위해 전파망원경 네트워크를 설치하고 1초에 2800만개의 주파수를 들여다보고 있다. 지구 밖 문명세계에서 어떤 신호가 온다면 그것은 암호화된 정보일 것으로 과학자들은 생각하고 있다. 정보는 결국 지성의 결과이기 때문이다.
그러던 중 1990년대초 전파망원경 네트워크에 우주로부터 최초로 전파 신호가 포착됐다. 규칙적으로 반복되는 ‘삑’하는 소리에 진화론 천문학자들은 흥분을 감추지 못했다. 공동 발견자인 조세린 벨부르넬은 당시 상황을 이렇게 전했다.
“이 전파 신호는 아마 우주 밖 어디에선가 우리와 통신하기 위해 노력하고 있는 문명화된 어떤 ‘작은 초록 인간’(little green man)으로부터 온 것일 수 있다.”
과학자들은 이를 오염되지 않은 순수한 외계 생명체로부터 첫번째로 수신된 신호라는 의미에서 영문 첫 글자를 따서 ‘LGM-1’이라 칭했다. 그러나 이 전파 신호는 펄서(pulsar)로 확인됐다. 펄서는 밀도가 매우 높은 은하계의 별로서 너무나 빠른 속도로 자전하기 때문에 전파의 한 종류인 펄스(pulse)를 규칙적으로 방출한다. SETI는 지구에 전달되는 그 어떤 신호도 놓치지 않고 계속 들여다보고 있지만 아직까지 단 하나의 메시지도 발견하지 못했다. 결과적으로 ET(The Extra-Terrestrial)는 없었다.
최근 국제적인 UFO 연구기관인 뮤폰에 따르면 UFO의 목격담은 전 세계에서 1분당 1건씩 접수되고 있다. 그런데 목격담 중 99%는 가짜라고 밝혔다. 불행하게도 UFO가 있다는 단서를 과학이 설명한 자료는 아직까지 단 한 건도 없다. 일부 UFO 신봉자들이 주장하는 증거도 예외없이 과학에 의해 거짓임이 밝혀졌다. 따라서 미국 캘리포니아대학의 프랭크 디플러 교수의 ‘디플러 이론’에 근거하자면 UFO가 있다는 결정적 반증이 뒤따르지 않는 한 UFO는 없다는 것이 결론이다.
(도움말) 권진혁교수(영남대 물리학과) , 이동용박사(한국창조과학회 미주 중부지부장·항공기계공학 박사)
조덕영 목사(참 기쁜교회) 남병곤 편집위원