[이연호의 과학 라운지]⑭외계인은 존재할까?…지구형 외계행성 다수 존재

[편집자주] 수학, 화학, 물리학, 생물학 등 기초과학의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 특히 인공지능(AI), 사물 인터넷(IoT), 빅데이터 등 첨단 정보통신기술(ICT)이 이끄는 4차 산업혁명 시대를 맞아 그 중요성은 점차 더 커지고 있다. 하지만 대개의 경우 기초과학은 어렵고 낯설게만 느껴져 피하고 싶은 것도 사실이다. 기초과학의 세계에 쉽고 재미있게 발을 들여 보자는 취지로 매주 연재 기사를 게재한다. 과학기술정보통신부 산하 연구기관인 한국과학창의재단의 전국 초·중·고등학생 대상 과학 교육 프로그램인 ‘다들배움’에서 강사로 활동하는 과학커뮤니케이터들과 매주 인터뷰를 진행하고 그 중 재밌는 내용들을 간추려 독자들에게 제공한다.

그래픽=NASA.

[이데일리 이연호 기자] 외계인은 과연 있을까. 이 질문은 인류의 오랜 궁금증 중 하나다. 그도 그럴 것이 광활한 우주에서 70억 명의 사람이 사는 지구는 미세한 점에도 미치지 못하는 매우 작은 공간이다. 이 작디작은 지구에만 유일하게 사람이 살 수 있다는 법은 없기 때문에 인류는 오랫동안 외계인을 상상해 왔다.

일단 생명체 혹은 인간이 살기 위해선 물과 산소가 있어야 하고 밟을 수 있는 땅이 있어야 한다. 먼저 우주 상의 모든 별(항성)을 분류하는 기준인 분광형에 따라 별은 가장 뜨겁고 큰 O형 별부터 가장 크기가 작고 어두운 M형별까지 다양하다. O, B, A, F, G, K, M 순으로 갈수록 크기는 작아지고 어두워진다.

반대로 별의 수명은 가장 작은 M형 별이 가장 길어 평균 900억 년이 넘고 O형 별이 가장 짧아 수백만 년에 지나지 않는다. 우주의 90% 정도는 M형 별이기도 하다. 우주의 나이가 약 138억년이라고 추정할 때 M형 별은 생성된 이후로 아직 단 한번도 소멸하지 않았다. 태초에 빅뱅이 일어났을 때 수소와 헬륨이 만들어졌고 1세대 M형 별은 그 상태의 원소만 가진 채 지금도 살아있다. 하지만 수명이 짧은 O형 별은 초신성폭발을 통해 소멸하면서 새로운 물질들을 많이 만들어낸다. 이런 물질들의 찌꺼기가 중력에 따라 뭉쳐 다시 새로운 별이 만들어진다. 별이 만들어지면 그 별의 물질들을 기반으로 별 주위를 도는 지구와 같은 행성도 만들어진다.

이 원리는 솜사탕 기계를 연상하면 쉽게 이해할 수 있다. 가운데 가열장치가 있는 원통형 솜사탕 기계에 설탕을 넣으면 설탕은 그 온도를 이기지 못하고 녹아서 가장자리로 밀려난다. 그런데 가열장치에서 적당히 떨어진 구간에 이르면 온도는 낮아져 녹았던 설탕은 결정화가 된다. 결정화된 설탕들이 한 점에서 나무 꼬챙이로 말면 그것이 솜사탕이 된다.

사진=내셔널지오그래픽.

지구는 태양이라는 별(항성)의 주위를 도는 행성이다. 지구엔 액체 상태의 물이 있고 땅도 있다. 결국 태양은 1세대 별이 아니란 얘기다. 1세대 별은 수소와 헬륨만 존재하기 때문이다.

태양은 실제 1.5세대 내지 2세대 별이며 분광형으로는 G2형로 분류된다. 태양계에는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 8개 행성이 있다. 이 중 수성, 금성, 지구, 화성은 지구형 행성으로 불리는 암석형 행성이다. 목성부터는 목성형 행성으로 불리며 기체형 행성이다. 태양의 98%는 수소와 헬륨으로 나머지 2% 정도는 철, 규소 등 고체 원소를 포함한 다양한 물질로 이뤄져 있다. 이 중 철과 규소 같은 고체 원소들은 태양과 적당한 거리에서 고체 상태를 유지할 수 있다. 또 물도 태양과 적당한 거리에 있어야 액체상태로 존재할 수 있다. 이 적당한 거리에 있는 행성이 바로 수성, 금성, 지구, 화성이고 그 중에서도 지구는 태양계에서 생명체가 살기에 태양과 가장 적절한 거리를 유지하고 있는 행성이다. 정리하자면 태양과 같이 1세대 별이 아닌 별의 주위를 돌며 그 별에서 적당한 거리를 유지하고 있는 행성에 생명체가 존재할 수 있단 얘기다.

과학자들은 지구를 1로 놓고 지구와 비슷할수록 1에 가까운 점수를 매겼다. 제 2의 지구로 불리며 인류 이주 프로젝트가 진행 중인 화성이 0.79점이다. 그런데 태양계를 벗어나면 얘기는 달라진다. 지구와 비슷한 조건을 갖춘 ‘골디락스 행성’ 중에는 0.9점인 행성도 있다. 태양계에서 가장 가까운 곳에 있는 지구와 가장 비슷한 행성은 ‘프록시마 센타우리’라는 항성을 도는 ‘프록시마 b’ 행성으로 이 외계행성은 0.85점이다. ‘쌍둥이 지구’로까지 불리는 ‘프록시마 b’는 태양계에서 4.2광년 떨어져 있다.

미국항공우주국(NASA)은 지난해 말 프록시마 b의 생명체 존재 여부를 알아내기 위해 그곳에 무인 탐사선을 보내는 계획을 검토하기 시작했다. 광년이란 빛이 진공 속에서 1년 동안 진행한 거리를 가리키는 말이다. 광속의 약 10% 속도로 날아간다고 해도 40여 년의 세월이 걸리는 거리다. 또 그곳에서 탐사선이 외계인을 발견해 지구로 탐사 자료를 보내는 데만도 4.2년이 걸린다. 하지만 과학기술은 시시각각 빠르게 진보 중이다. 비단 우리 세대는 아니더라도 다음 세대에선 그곳에서 실제 외계인을 만나게 될 지도 혹은 더 나아가 인류가 그곳으로 이주해 살 수 있을 지도 모를 일이다.

도움말=서진 과학커뮤니케이터.