3장은 우주 탄생에서 늦게 태어난 태양계 덕분에 현재의 지구가 생길 수 있었다는 이야길 한다.
우주는 은하를 낳고 은하는 별을 낳고 별은 지구를 낳는다.
지구는 생명을 낳는다.
그러면 코스모스가 낳은 생명이 과연 지구뿐일까?
우리 태양계에서 생명이 사는 행성이나 위성은 없을까?
앤과 칼세이건 부부는 참 대단한 우주애적 분들이다.
우리 역사상 문명의 만남은 광기와 살인의 충돌이었음을 상기 시키고, 만약 우주에서 생명체를 만났을 때 인간이 저질 위험한 놀음을 걱정한다.
그리하여 엄격한 행성 보호 규약을 국제법으로 제정해야 한다고 주장하여 그것을 관철시킨다. (토성에 보낸 카시니호를 대기권 열로 파괴하는 것도 혹 있을지도 모르는 이런 우주의 생명 보호를 위한 것이다.)
지구를 구성시킨 물질과 우주의 물질에 대한 이야기, 생명이 살 것으로 가장 희망하는 목성의 위성 엔켈라두스의 바다 속도 들어가 본다.
학교 다닐 때 온갖 방법을 동원하여 외웠던 화학기호가 만들어지는 과정도.
이 모두에는 사람의 상상력과 헌신적 노력이 있었다는 것!
매우 작고 단순한 남세균이 어떻게 지구를 바꾸고 인간을 탄생시켰는지 그 과정을 따라가다 보면,
작은 하나의 노력이 세상을 바꿀 수도 있겠다는 희망과
개인의 악행이 세상을 망가뜨릴 수도 있겠다하는 비극을
동시에 생각해 본다.
3장 사라진 생명의 도시: 늦게 태어난 태양 –목성/ 지구 –남세균이 바꾼 지구/ 드미트리 멘델레예프(원소기호) - 빅토르 모리츠 골트슈미트(우주화학) -칼 세이건과 조슈아 레더버그 –윌리암 허셜, 케롤라이나 허셜 / 엔켈라두스
약 70억 년 전 우리 은하 : 지금보다 30배 많은 별 만듬. 별을 탄생시키는 불길이었다. 태양 – 비교적 나중에, 덕분에 큰 별들이 죽은 뒤 우리에게 무거운 원소를 물려줄 시간적 여유(50억 년 쯤). 차차 형성되든 우리 태양계의 위성들을 살찌워 줌. 우리 인간도 그 별 물질로 만들어졌다.
갓 태어난 별들을 이글거리는 분홍색 수소 구름이 감쌈(중력의 포옹이 변화시킴) - 분홍 구름+ 좀 더 오래된 별들로 구성된 밝은 푸른색 성단+ 무정형으로 뭉친 기체와 먼지 = 은하 탄생
우주는 은하를 낳는다. 은하는 별을 낳는다.
별 중 하나가 초신성 - 강력한 충격파 - 기체와 먼지 구름을 교란 - 성운 응집하며 회전 –원반처럼 팽팽 - 원반 중앙의 불룩한 부분이 갑자기 눈부시게 환해지면서 핵융합로 - 태양 탄생
- 반짝이는 초록색 물질을 주변 원반으로 내뿜기 시작- 귀중한 광물질을 주변에 선사(초록 감람석)
계속 회전- 동심원 고리들 모양 - 한 고리가 뭉치기 시작해 점점 커져 둥근 행성(목성)이 된다.
별은 행성과 위성과 혜성을 낳는다.
이제 기체와 먼지구름으로부터 다른 덩어리들도 응집하기 시작- 마구 충돌- 파편들과 부딪히면서 덩치를 불리고- 태양을 도는 공전 궤도에 산재했던 부스러기를 쓸어냄(미래의 행성들과 위성들에는 생명의 화학적 구성단위인 유기 분자가 많음) - 앞서 죽은 다른 별들이 남겨준 유산이다.
코스모스는 별과 행성을 만들어 내는 것처럼 생명도 자연스럽게 만들어 낼까?
이산화탄소와 탄산칼륨으로 된 탑들의 도시(40억년전)-지구 갈라지자 뜨거운 암석 맨틀이 찬바닷속으로 – 바다는 유기분자와 광물질을 점점 더 많이 함유(감람석도 있음)-점점 더 뜨거워져 솟구침 – 탄산염 바위의 구멍에 갇힘 - 물과 이산화탄소가 유기분자로 바뀌어 생명 탄생의 연료가 되어주면, 그로부터 수소와 메테인(CH4, 메탄)이 생겨남 - 이 때 바위에 뱀처럼 구불구불 갈라진 흔적(사문석화) -석회탑 내부의 작은 구멍에 모인 유기분자는 양성자라는 에너지 덩어리를 달고
- 생명으로 바뀌기 위해 에너지가 필요(탑에 갖힌 알카리성 물이 산성 바닷물과 만날 때 진행된 반응에서 생겨났다) - 최초의 자기복제 분자(RNA와 DNA 분자의 선구 물질) 생겨났다 봄 -구멍의 내벽에 또 다른 작은 분자들이 모임(지질- 최초의 세포막을 형성) -미생물로 진화
>
우리는 생명이 지구를 얼마나 대대적으로 바꿔 놓았는지를 요즘에서야 차츰 깨닫기 시작했다.
10억년 흐르자 생명은 지구적 현상이 되었다. 남세균 덕분이었다. 지구 어디서나(민물, 짠물, 뜨거운물 온천, 암염동굴...), 햇빛을 당으로 바꾸는 광합성을 통해서 스스로 먹을 것을 만들어냄
4억년 동안- 이산화탄소를 섭취, 산소방출- 노랗던 하늘을 파랗게, 땅을 녹슬게, 광물질에 마법.
지구에 존재하는 5,000종의 광물질 중, 약 3,500종은 생명이 내놓은 산소가 작용한 결과로 형성되었다. 바닷속 바위- 사문석화해 수소와 메테인(온실 기체, 지구를 따뜻하게 지켜 줌)을 내놓음,
산소: 메테인 먹어치운 뒤 이산화탄소(온실 기체로서의 효율이 훨씬 적음) 내놓음.
지구 대기에 열을 붙잡는 능력이 떨어짐 – 2억년의 빙하기(초록생명 죽음, 남세균도 멸종당할뻔)ㅡ 마침내 화산 폭발- 지표면에 용암이 흐르기 시작- 탈출 마술사인 생명 활기 -얼음은 다시 극지방으로 - 남세균의 사체는 지구전체에 매장된 이산화탄소를 남김- 화산들은 분출하면서 그 이산화탄소를 대기로 뿜어냈다-그래서 지구가 더워졌고- 얼음이 녹았다. 이후 10억년 동안 빙하기와 해빙기를 번갈아-5억 4,000만 년 전에 캄브리아기 대폭발 - 생물들이 지구 곳곳에 융성
- 화산 활동 때문에 바닷물에 칼슘 성분이 많아 진 것이 계기였을 수
- 남세균이 만들어 둔 하늘의 보호 덕분이었을 수도 있다. 남세균이 대기를 산소화하자, 대기에 오존층이 생겼고, 생명은 안전한 바다를 벗어나서 땅으로 올라 올 수 있었다.
- 혹은, 경쟁하는 생명들 사이에서 진화의 군비 경쟁이 벌어진 것이 원인 이었을 수도
캐나다 로키로키산맥에서 발굴된 버제스 셰일 화석군에는 약 5억 년 전 캄브리아기 생물 대폭발 때 탄생한 종들이 많다. 위로 부터 : 삼엽충, 완족동물 마이크로미트라 부르겐시스, 몸이 부드러운 조직으로 이뤄진 엘도니아 루드위길, 절지동물 모랄리아 스피니페라. molaria spinifera
1860년대 러시아 화학자 <드미트리 멘델레예프>. 원소들을 원자량 오름차순으로 정렬하면 자연스레 그 화학적 성질(반응성, 인화성, 독성 등등)이 비슷한 것들끼리 8개씩 묶이는 듯하다는 사실을 알아차림
<빅토르 모리츠 골트슈미트>:지구를 하나의 계(系, system)로 바라봄. 이 새로운 지식 활용해 자신만의 주기율표를 작성. 그의 주기율표는 오늘날까지 쓰인다.
- 어떻게 기본 원소들로부터 좀 더 복잡한 광물질과 결정이 형성되는 지를 이해할 수 있었다.
- 기본 원소들로부터 지구의 가장 장엄한 지질구조들(히말라야 산맥 등)이 형성되는지를 알려줌
- 지구 화학의 기초를 발견해서, 우리에게 물질이 산맥으로 진화하는 과정을 이해시켜준 것이다.
- 감람석 연구에 집중(고온에 잘견딘다는 사실에 착안한 그는 그 물질이 생명 기원의 무대에서 한 역할을 맡았을지도 모른다는 가설을 제안) 연마해 귀금속으로, 용광로와 가마 안을 대는 물질로 처음 활용. 감람석은 높은 열 저항성 덕분에 훗날 원자로와 로켓에도 쓰이게 되었다.
- 코스모스에 널리 퍼져있을지도 모른다는 생각, <우주화학>이라고 불릴 분야의 시작이었다.
(골트슈미츠의 이야기는 재미있는 내용들이 많다. 그가 아우슈비츠에 끌려가서도 재치를 잃지 않는 행동들과 소신! 감람석 가공 등의 내용들은 참 읽어 볼만하다. 찾아보니 보석세공에 관한 기술을 골트슈미츠라 한다하니!
책내용 중에 일화 하나 : 나치가 노르웨이에 처들어오기 전 날 보호복 입고 사이안화물(청산가리) 캡술 몇 개 만듬. 케슈타포가 잡으러 올 때를 대비해서 켑슐을 늘 몸에 숨겨 지니고 다녔다.
어느 동료가 약 부탁하자...독약은 화학 교수를 위한 거라네. 자네는 물리학자니까 밧줄을 쓰게.
자기의 지식을 파쇼에 대항해 적극적으로 활용한 인류애적 과학자에 고개 숙인다.)
<칼 세이건>과 노벨상 수상자인 분자 생물학자 <조슈아 레더버그>는 엄격한 행성 보호 규약을 국제법으로 제정해야 한다고 주장.
NASA는 2005년 행성 보호 협약을 명문화, 다섯 가지 범주를 두고, 범주마다 세세한 하위 범주를 또 두었다. 범주 1-달, 범주 2의 임무들은 생명 기원 문제 : 금성,목성, 제한적 범주 5(셋뿐)는 생명이 탈출의 명수라는 사실을 인정한 분류다. 표본을 가지고 지구로 귀환하는 것을 목표로 한 임무도 여기 포함된다.: 화성, 유로파 // 주노 탐사선 2021년 목성 대기로 추락시킬 예정.
목성: 지구처럼 자기장 훨씬 강하고 부피도 100만배. 태양풍의 하전 입자들을 가두는 거대한 덫. 그 하전입자들을 지구처럼 북극과 남극으로 보냄 -극지방에 형광 오로라 발생, 목성이 붙잡은 태양풍은 유로파로도 날려감.- 꼭 호랑이 발톱에 할퀴어진 것처럼 보이는 유로파 표면에도 태양풍이 감돈다.
목성은 우리 하늘을 지배하는 행성들의 왕이다. 거대한 목성이 엄청난 중력으로 유로파를 붙잡음- 40억년 동안 단 한번도 목성으로부터 얼굴을 돌리지 못함- 유로파를 붙잡은 목성의 힘은 유로파의 피부가 뜯겨나갈 정도로 강하다. 유로파 표면에 길쭉길쭉하게 난 상처를 뜻하는 선은 폭 19킬로, 길이 1,500 킬로나 되는 것도. 선들은 눈에 뛸 만큼 위로 솟았다가 도로 꺼졌다가 한다. 땅이 삐걱거리는 소리마저 들릴 듯하다.
이처럼 천체가 중력에 괴롭힘당하는 현상을 조석 유동(tidal flexing)이라고 부르는데, 유로파를 괴롭히는 범인은 목성과 이웃 위성들도 잡아당김. 표면에서 가장 두꺼운 부분은, 목성을 공회전하는데 걸리는 시간인 3.5일을 주기로 최대 30미터나 치솟는다.
태양의 온기로부터 8억킬로미터. 지구 보다 5배 먼거리. 하지만 조석유동 덕분으로 내부는 훈훈. 유로파가 제한적 범주 5의 세계인 것이 이 때문이다. 그 헝클어진 표면 밑에는 지구의 가장 깊은 바다 보다 10배 더 깊은 바다가 있다.
윌리암 허셜은 1739 독일, 영국으로 이주한 음악가 겸 천문학자. 1781 천왕성 발견하고는 조지 3세를 기념해 ‘조지’라임. 왕은 윈저 성 근처에 허셜만을 위한 세계 최대의 망원경을 짓는 자금 .
고향 하노바. 여동생 캐롤라이나 허셜.
영국 정부로부터 보수를 받고 공식적이 지위를 얻은 최초의 여성. 과학자로 보수를 받은 여성으로는 세계 최초였다. 키 130센티. 열 살 때 장티푸스, 왼쪽 눈 시력 잃었고, 성장도 멎음. 그래도 그녀는 시대의 한계에 도전했다. 어느 정도 까지는.
허셜 토성의 새 위성을 ㅡ 토성II (아들 존 : 거인 엔켈라두스의 이름을 땀)
태양계에서 반사도가 가장 높은 천체 중 하나이다. 표면은 대체로 매끄럽지만 띄엄띄엄 크레이타가 파여있다. 보이저 2호 덕분
적도 남쪽 ㅡ 높이 수백킬로 미터나 되는 얼음과 수증기의 새파란 탑들 꼭대기가 보인다.
표면에서 치솟는 얼음과 수증기의 간헐천은 시속 2000키로 미터로 솟구친다.
물줄기의 압력이 얼마나 센지 위성 표면을 가르고 공중으로 몇키로 미터나 솟구친다.
엔켈라두스가 내뿜은 이 물질은 토성의 가장 바깥쪽 고리인 E 고리를 구성하는 재료가 된다.
하지만 엔켈라두스에는 물 외에 질소, 암모니아, 메테인이 있다.
그리고 메테인이 있는 곳에는 감람석도 있을지 모른다.
엔켈라두스는 약 1억년 이상 이렇게 존재해 왔고 앞으로도 90억년 더 이렇게 물을 뿜어낼 수 있다. 그 많은 물은 어디서 나올까? 엔켈라두스의 암석 핵 겉에는 위성 전체를 뒤덮은 푸른 바다가 있고. 그 겉을 다시 얼음이 감싸고 있다. 얼음은 남반구에서 얇다. 가장 얇은 곳 두께 3키로 정도. 우리가 바다로 접근하기에 알맞은 지점은 그런 곳이다.
위성 전체를 덮은 바다. 미친 듯이 펄럭이는 커튼 같은 간헐천. 눈으로 덮인 이상한 표면.
카시니탐사선이 보내 온 관찰 결과에 따르면 엔켈라두스에서는 분명 그런 광경이 우리를 기다린다.
깊이 잠수해 들어간다면? 우주선은 뜨거운 안개를 뚫고 내려간 뒤, 칠흙처럼 캄캄한 데다가 엔켈라두스의 내부 열이 발생시킨 증기가 자욱한 크레바스에 다다를 것이다. 물이 진공으로 분출되면 증기가 되기 때문이다. 크레바스 속으로 더 깊이 내려간 우주선은 이윽고 바다에 다다를 것이다. 바다 표면에는 거대한 천장처럼 얼음이 덮여 있을 가능성이 크고, 그 위에 붉은 색과 초록색 유기물이 더껑이처럼 얇게 깔려 있을 지도 모른다.
그 더껑이가 바로 생명의 재료인 유기 분자들이다. 그러면 보다 깊은 곳에는 무엇이 있을까?
엔켈라두스의 바다는 지구 보다 10배 더 깊다.
탄소와 수소로 구성된 작은 유기분자들이 있을지 모른다. 만약 그런 분자들이 흔하다면 생명이 존재할 전망이 아주 밝다. - 어쩌면 엔켈라두스 해저에도 생명의 도시가 있을지 모른다.
만약 있다면, 그 탑들은 우리 탑들 보다 더 높을 것이다. 지구 보다 중력이 훨씬 약하기 때문.
하지만 해류가 거세어서 탑들이 넘어질지도 모른다. - 그곳에도 사문석화한 바위와 빅토르 골트슈미트의 감람석이 있을까? - 그 곳 바위에도 생명이 깃들 공간이 있었을까?
있었더라도, 생명이 정착할 만큼 충분한 시간이 있었을까?
인간은 스스로를 특별한 존재라 여긴다. 우리가 우주에서 가장 중요한 존재라고 여긴다. 하지만 그런 우리도 아마 지구 화학적 힘들의 부산물에 지나지 않을 것이다. 그리고 그 힘들은 코스모스 곳곳에서 발휘되고 있다. 은하는 별을 낳고 별은 행성을 낳는다. 어쩌면 그 행성과 위성은 자연히 생명을 낳을지도 모르겠다.
그렇다면 생명은 덜 경이로운 것이 될까? 아니면 오히려 더 경이로운 것이 될까?
'나의 이야기' 카테고리의 다른 글
| 5장 우주의 커넥톰: 앤 드루얀의 코스모스 빼끼기 (0) | 2020.10.10 |
|---|---|
| 코스모스:가능한세계 정리 <4장 바빌로프> 과학과 비과학, 민주와 독재의 차이 (0) | 2020.09.28 |
| 코스모스: 가능한 세계들 2장 오, 위대한 왕이시여 정리 (0) | 2020.09.21 |
| 매우 비싼 구포시장과 불쾌한 북구청 (0) | 2020.09.19 |
| 코스모스: 가능한 세계들 간단 정리 1장 <별로 오르는 사다리> (0) | 2020.09.15 |