코스모스: 가능한 세계 -11 장 생명 거주 가능 영역이라는 덧없는 축복

적색 왜성 트라피스트-1을 도는 7개의 외계 행성 중 네 번 째인 트라피스트-1e로 여행 오라고 유혹하는 미래의 홍보 포스터를 상상한 그림.

 

지구는 쾌적한 환경으로 지낼 수 있는 70%를 사용했다한다.
이제 얼마(수억년이지만) 안있으면 생명을 다한다.
태양도 얼마 안가서 자신의 연료를 다 써버려 적색거성이 되었다가 왜소한 백색왜성으로 바뀌게 된단다. 태양계에 있는 행성들이나 위성들은 적색거성의 열에 타들어가고 살아남은 것은 빛 같잖은 백색왜성의 미비한 온기로 결국은 다 얼음으로 변할 것이라 한다.
그래서 이 장의 제목이 <생명 거주 가능 영역이라는 덧없는 축복>이다.
이젠 우린 다 죽었다. 이 광경은 억대 가까운 세대나 볼 수 있겠지만,
이때가 되면 우리 후손들은 다른 곳에서 살 수 있는 거주지를 찾아야 한다.

 

11장은 후대의 과학 기술로 가능하다는 이야길 하면서 이미 인류의 선조들이 그 열악한 기술로도 망망대해를 건너 신세계들을 건설했음을 상기시킨다. 그래서 두려워할 이유가 없다.
어떤 행성이 있을지, 어떤 행성의 조건이 인간에 맞을지, 하나하나 찾아 훑어간다.

그래, 가능할 것 같다.
희망이 가득하고 미래의 기술들이 궁금해진다.

그런데 그 전에 요놈의 인간들이 지구를 완존 고갈시켜 버리면 어쩌지?
점점 강화되는 다국적 기업들의 힘과 금융자본의 공격으로
일반 사람들은 피폐해 지고, 기업은 환경을 더욱 더 망쳐 버리고..
<타노스>가 와서 손가락 튕기기 전에 인류는 망해 가면. 저 희망도 그냥 환상에 불과할거다.

우리가 가져야 할 희망은 거대기업들의 횡포를 줄일 방안을 연구하고 저항하고 하여, 그들의 법으로 묶는 것이 더 중요할 수도 있겠다. 그렇지만 연구하고 나아갈 과학자는 계속 그리로 가야할 것이고, 각자의 작은 노력이을 기울이면 좋겠지. 휴지 하나라도 덜쓰고, 플라스틱이나 비닐들도 안쓰고.....
이것저것 다 어렵겠다만은...

 

그런데 여기서 나를 가장 흥분시키는 대목이 있다.
지구를 “접안경”으로, 태양을 랜즈로 활용한 거대 우주망원경을 미래 기술이 만들고, 빛 보다 빠른 속도로 우주를 날아갈 수 있다면...

우린 먼 은하로 빠르게 날라가, 그곳에서 우주망원경을 두고 지구를 바라본다.
빛 보다 빨리 왔기에 망원경에 잡히는 상은 훨씬 더 과거를 잡는다.
더 멀리 날아가면 더 먼 과거를 잡는다.
현재 최고 망원경 보다 1,000억 배 더 볼 수 있으니, 지구 탄생의 시대, 공룡의 시대, 역사의 시대를 샅샅이 볼 수 있을 것이다. 과거의 엄청나게 많은 왜곡된 사건들..

지금 정치인들이 벌이는 사기행각들.. 나머시기의 새끼 문제, 윤머시기의 가족문제, 그 전에 숭악한 독재자들의 친일 행각과 민족 탄압의 모습들....

우리 후손들은 역사 교과서를 다시 쓰게 될 것이며, 이제야 제대로 된 사실을 기록할 수 있을 것이다.
가슴이 두근거리면서 희망이 넘쳐난다. 기대감으로 황홀해 진다.

이제, 선장 앤 드루얀의 지시에 따라 우주로 항해를 해보자.

트라피스트-1f 좀 춥지만 지구 크기의 1.04배구와 제일 유사한 크기를 가졌으며 물이 있을 가능성도 높다.과학자는 이곳에 생명이 살 가능성이 높다고 한다IMG_0572

 

11 장 생명 거주 가능 영역이라는 덧없는 축복

 

지구70%사용⇨ 태양도 늙고 – 트리톤/ 라피타사람들(항해사들)⇨ 우주망원경 ⇨센타우루스 자리 프록시마b ⇨ 미겔 알쿠비에레(알쿠비에레 워프 드라이브)⇨해럴드 화이트⇨우주항해(호쿠행성계⇨탕가로아)

 

“생명 거주 가능 영역”이라는 은총은 덧없다. 어떤 것도 영원할 수 없기 때문이다.(40억 년 전 금성)
지구; 태양의 “생명 거주 가능 영역”안쪽 가장자리에, 매년 약 1미터씩 바깥쪽으로 이동 중

우리 행성의 아름다움도 언젠가 그 모든 것이 자연법칙에 따른 탄생과 파괴와 재탄생의 순환과정에 삼켜지고 말 것. 코스모스는 아름다운 것을 진화시켜 냈다가 이내 그것을 산산이 부수고 부서진 조각들로 새로운 것을 만들어 낸다. 중성자별이 서로 충돌해 우주 공간으로 금을 방출하듯이.
수백만년, 수억 년 생존하고 싶다면, 대기에 이산화탄소를 쏟아내는 짓을 지금 당장 그만두어야.
일단 그 일을 잘해내리라고 믿어보고, 보다 더 먼 미래를 내다보자.(앤의 기본적 사고 바탕)

태양: 늙는다(핵에 품고 있는 수소 연료 소진)
⇒ 50억~60억년 뒤 수소 핵융합이 벌어지는 영역이 서서히 바깥쪽, 열핵 반응이 벌어지는 껍질이 점점 더 확장
⇒ 온도 1000만도 미만⇒ 태양 내부의 수소 핵융합로가 작동 멈춤
⇒ (수억년) 자체 중력에 힘입어서 이제 헬륨을 풍부하게 가진 핵이 다시 한번 수축
⇒ 수소가 타고 남긴 재가 연료가 되어 태양의 핵융합로를 재가동(수억 년 시간을 더 벌 것)
⇒ 탄소와 산소 같은 원소들 생성
⇒ 추가 에너지 생산되어 태양이 계속 빛남
⇒ 대기가 일종의 별 폭풍을 일으키면서 우주 공간으로 확장됨에 따라 서서히 기체를 잃음
⇒ 적색 거성(태양 보다 7배 더 큰): 수성 삼키고, 화성 표면 구워버림(쩍쩍 갈라지고 까맣게 그을림, 화성의 치명적 흠: ‘충분히 크지 않다.’ 지구 절반 지름. 철 성분의 핵이 녹아서 생명을 보호해 주는 자기장을 생성할 수 있을 만큼 충분한 열을 내부에서 내지 못함)

지금으로부터 10억년 뒤 태양. 여전히 황색 왜성이지만, 핵연료를 많이 소진한 상태다. 표면이 지금 보다 더 뜨거워졌다.

 

태양이 방출하는 강한 빛과 열은 멀리 목성까지, 목성의 대기(암모니아와 물): 증기가 되어 우주 공간으로 탈출, 상층 대기에 가려졌던 그 아래 더 칙칙한 충돌이 처음으로 노출⇒ 유로파와 칼리스토를 감쌌던 두꺼운 얼음 녹음. 바다가 이전 보다 수천 배 강해진 햇빛에 노출⇒ 다량의 수증기 발생, 온실 효과 진행, 얼음덩어리 위성 가니메데: 새롭게 생겨난 액체 물이 간헐천처럼 수천 미터씩 솟구쳐 표면이 쩍쩍 갈라짐. 물줄기는 높이 치솟았다가 비처럼 후두두 떨어져서, 점점 더 액체로 덮여가는 위성 표면을 적심. 한 때 희박했던 대기는 수증기로 자욱, 생명체 번성의 기회로 남김

40억년 전 화성의 풍경/35억 년 전 화성의 풍경. 카세이 계곡 너머로 태양이 지고 있다. 현재 화성 표면에 난 크레이트들과 침식 패턴을 볼 때, 그 시절에는 화성에 물이 흘럿을 것이다. 태양이 더 늙으면 화성에게 그런 날이 다시 한 번 올지도 모른다.

토성, 타이탄 : 격렬하게 활동하는 태양에게 그 멋진 고리, 물과 대기를 다 빼김. 천왕성, 해왕성도. 두 행성의 구름층에서는 벼락이 쉴 새 없이 무섭게 내리친다. 트리톤(해왕성의 위성): 적색거성으로 변한 태양으로 부터 큰 혜택, 태양 팽창⇒ 꼭대기마다 흰 눈이 덮인 높은 산들이 늘어선 땅으로 변할 것. 적색거성의 열기가 한 때 싸늘했던 위성의 얼어붙은 암모니아와 물을 녹이면, 트리톤에는 넓은 바다가 생길 것.(하루는 144시간 겨울 50년 가까이 지속) 언젠가 태양은 연료를 깡그리 소진된다. 생명거주 가능 영역이라는 덧없는 은총도 끝날 것. 뜨거운 적색 거성 시기가 끝나면, 태양의 대기는 다 사라지고 그 아래에서 작은 백색 왜성이 드러날 것, 몇안되는 살아남은 자식들을 태울 에너지조차 없다. 얼어붙을 것.

보이저 2호가 해왕성의 최대 위성인 트리톤을 지나면서 보내 온 사진. 우툴두툴한 표면에 얼어있는 활화산들은 아마 질소, 먼지, 메테인 화합물로 구성되어 있을 것이다./ 캔털루프 멜론

장기적으로 임대할 집을 찾는다면 2억년 이상 쓸 집을 찾는다면, 그것보다 더 멀리 나가야.

우리가 해 낼 수 있다고 생각. 왜? 예전에 해 봤으니까. 라피타Lapita 사람들 , 항해자Voyager 1만 년 전, 손가락 육분의, 검지⇨ 카노푸스, 엄지⇨ 아래 바다 가리켜 배의 위치. 방위 표시 지도, 군함새, 필리핀 제도는 그들이 처음 정착한 곳. 1,000년 쯤 머문 뒤 다시 출항 채비. 새 세대의 항해자들인 폴리네시아 인들은 인도네시아로, 멜라네시아 섬들로, 바누아투로, 피지로, 사모아로, 마키저스 제도로 진출. 하와이 제도, 다시 타히티, 통가, 뉴질랜드, 피케언, 이스터 섬까지 건너갔다. 그들의 해상 제국은 넓이 5,000만 제곱킬로미터에 달했다. 더구나 그 일을 못 하나도 쓰지 않고, 그 밖에 어떤 금속 도구도 쓰지 않고 해냈다. “라야르Layar(돛)”는 공통단어

날개 끝에서 끝까지 2미터가 넘는 위엄찬 군함새는 하늘에 몇 달 내리 떠있을 수 있다. 태평양을 처음 항해했던 라피타 사람들과 폴리네시아 사람들은 군함새와 협력해 육지를 찾았다.

태평양의 길을 알았던 사람들은 코코넛 섬유와 조가비를 엮어서 먼 섬들의 위치를 기록했다. 조가비는 섬과 환초를 뜻하고, 나뭇가지들이 교차하는 패턴은 파도와 해류를 뜻했다. 항해사는 이 구도를 연구한 뒤 지도는 놓아두고 떠났고, 기억력에 의지해 항해했다.

평범한 황색 왜성의 세 번째 행성을 조사하러 온 외계 우주선. 우주선 겉면에 우주의 복사선을 활용하는 투명한 껍질이 있다고 상상했다

 

나는 어느 특정 행성을 목적지로 삼고 나서지 않을 것이다. 우리 태양으로부터 800억 킬로미터 밖의 텅 빈 우주공간으로, 그저 무작정 나설 것이다.

아인슈타인이 떠올렸던 통찰 중 하나: 빛과 중력의 상호작용. 중력은 빛을 휘게하므로, 우리 태양을 비롯해 그 어떤 별이라도 길이 800억 킬로미터짜리 이른바 “우주망원경”의 랜즈로 쓰일 수 있다. 지구: “접안경”, 태양: “랜즈”, 천체를 1,000억 배 더 크게 보여 줌. 방향도 자유자재. 외계 행성의 대기를 구성하는 기체들을 살펴봄으로써 그 곳에 생명이 있는 지 알아볼 수 있음. 분자들에게는 저마다 독특한 색 지문. 따라서 대기의 빛을 낱낱의 색으로 분해해 주는 도구인 분광기로 조사⇒ 어떤 분자들이 그 대기를 이루고 있는지 알 수 있다.

산소와 메테인⇨ 생명을 뜻하는 신호일지도. 외계 행성 표면 찍은 사진도 얻을 수 있을 것.
가시광선을 보는 광학 망원경일 뿐 아니라 전파 망원경이기도 하다. 외계 행성을 1,000억 배 확대해서 보여주는 것처럼 전파도 증폭해 줄 수 있는 것이다. 이 거대경은 과거를 돌아보는 수단이기도.
빛의 속도가 유한하기에 늘 과거의 천체를 보는 셈. 해(8분 20초 전,1억5천만 킬로).
어떻게 그 곳으로 갈까? 긴긴 이동 시간에 인간 승무원들의 생존을 보장해 주는 우주선이 필요.
지구에서 가장 가까운 별 39조km 떨어진 4광년 거리의 센타우루스자리 프록시마.
보이저1호(시속 6만, 도착 73,000년 ), 우리 은하계 수천억개 되는 별 중 그나마 가까운 별이다.

                                           센타우루스 자리 프록시마

우리가 지구의 예상 수명 넘어 까지 종으로서 생존하려면, 폴리네시아 인들처럼 행동해야. 자연에 대한 지식을 총동원해, 바람을 탔던 것처럼 빛을 탈 수 있는 우주선을 만들어야.
빛을 활용하는 돛: 20년이면 거뜬. 센타우루스 자리 알파 A와 B라는 두 자매 별. 또 행성이 최소 하나 이상. 그 곳에도 자기장(지구에서 진화하는 생명에게 보호막)이 있을까? 태양풍 2,000배 더 거센 항성풍이 부는 데 대기가 남아있을까? 프록시마b: 모항성에 가깝기 때문에, 1년은 지구의 11일. 그처럼 별에 가까이 있는 것은 생명에게는 좋은 일. 적색 왜성 열기는 우리 태양의 열기보다 훨씬 약하기 때문. 만약 행성의 자기장이 약하거나 간헐적으로만 작동된다면, 생명이 발달했을 가능성은 적음. 조석력에 단단히 붙들려 영원히 한쪽 면만을 모항성에게 향하고, 반대편은 끝없는 밤.

 

프록시마 b 행성의 물기 어린 표면을 상상한 그림. 멀리 황색 왜성인 센타우루스 자리 알파의 A와 B가 보인다./
생명체가 존재할 가능성이 있는 가장 가까운 외계 행성 프록시마 b의 지표면 상상모습. 그림에 보이는 해는 태양계로부터 가장 가까운 별 ‘프록시마 켄타우리’이다./

 

생명체 거주 가능성이 있는 외행성들. 지구와 화성과 크기를 비교했다

가장 가까운 별 보다 더 멀리 나아가는 여행을 하려면, 우리에게는 더 빠른 배가 필요하다.
약 100광년 : 빛을 활용한 돛으로 움직이는 우주선을 쓴면, 가는데 500년이 걸릴 것이다.
우주의 속도 한계를 넘어서는 우주선을 만들 방법은 없을까?

평범한 황색 왜성의 세 번째 행성을 조사하러 온 외계 우주선. 우주선 겉면에 우주의 복사선을 활용하는 투명한 껍질이 있다고 상상했다

멕시코의 수리 물리학자 미겔 알쿠비에레는 이론적으로 광속 보다 빠르게 달릴 수 있는 우주선 계산. 만약 성공한다면, 태양에서 먼 행성계 까지 가는데 걸리는 시간을 1년 미만으로 줄여 줄 것.
“무엇도 빛 보다 빨리 움직일 수 없다” 과학의 기본 법칙, 우주선이 아니라 우주가 움직인다.
우주선은 공처럼 그것을 감싼 시공간 속에 가만히 들어있고, 어떤 물리 법칙도 깨뜨리지 않는다.
해럴드 화이트: 막대한 에너지 문제, 알쿠비에레 드라이브의 몇가지 난점을 살펴본 결과 광속 보다 빠르게 움직이는 우주선이 최소한 이론적으로는 가능하다고 결론.
알쿠비에레 드라이브 우주선은 중력파를 발생, 앞쪽 시공간은 압축, 뒤쪽 시공간은 팽창. 정지한 것처럼 보이지만, 시공간에 잡힌 주름이 그 앞: 더 쪼글쪼글해지고, 뒤: 더 넓어진다. 제트 스키로 은하를 폭주하는 모양새다. 그 덕분에 1000조 킬로미터를 눈 깜빡할 새에 달릴 수 있고, 우리는 어느 새 먼별의 행성계에 와 있다.

 

알쿠비에레 워프 드라이브를 쓰는 우주선이 자신의 뒤쪽 공간은 팽창시키고 앞쪽 공간은 압축시켜서 빠르게 나는 모습을 설명한 그림.

적색 왜성이 바위 행성과 거대 얼음 행성을 여럿 거느린 곳 “호쿠Hoku 행성계”. 맨 바깥쪽 행성 <하우미아> , 오른쪽 저 멀리, 위성 수십 개를 거느리고, 늘 폭풍이 몰아치는 거대 기체 행성 타휘리Tawhiri. 왼쪽에는 검은 모래로 된 표면에 철이 포함된 붉은 마그마가 흐르는 행성 오로Oro가.
우리는 이제 호쿠의 생명 가능 영역에서 중심부로 진입했다. 저 앞에 파란색과 초록색을 띄고 있고, 큰 대륙 2개가 두드러진 행성이 보인다. 그곳이 바로 인류의 연대기에서 마지막 장이 펼쳐지는 무대, 탕가로아Tangaroa다. 호쿠Hoku 행성계(지명들은 최초항해자들이 붙인 섬, 육지 이름인 듯)

위대한 우주 항해에서, 이 행성은 인도네시아에 해당하는 장소일 뿐. 우리가 은하를 누빌 방랑의 여정에서 첫 기착지 중 한 곳이기 때문이다. 아직 더 먼 곳에, 더 많은 섬이 우리를 기다린다.
이처럼 빛 보다 빠르게 나는 우주선이 있는 상상의 미래에, 우리는 어쩌면 예의 우주 망원경을 고향 행성으로부터 아주아주 먼 곳에 배치해 그것으로 지구와 지구 생명이 겪어 온 옛이야기를 목격할 수 있을 지도 모른다.
미지의 바다로 출항했던 우리의 이름 모를 선조들을 우리 눈으로 직접 볼 수 있을 지도 모른다.