외계 문명의 탐색에서는, 산소를 찾는 것이 매우 중요해질 수 있지만, 그 이유는 지금까지 생각했던 것만큼 단순하지 않다는 최신 연구 논문이 발표됐다. 게다가, 또 하나의 최신 논문에서는, 행성의 대기중에 이산화탄소가 거의 포함되지 않는 것은, 행성의 표면에 액체의 물이(그리고 아마도 생명도) 존재하는 징조일지도 모른다는 것을 시사하고 있다.
■ 산소 찾기
지구는 대기에 산소가 포함되어 있어, 호기호흡 하는 복잡한 생명의 생존에 적합한 환경이 되고 있고, 또한 연소에 필수적인 산소는 지구에서의 기술문명의 발달을 보여주는 증거이기도 하다.
미 항공우주국(NASA)의 자금을 지원받은 이번 연구에서는, 대기 중의 산소와, 먼 곳의 행성에서 외계 기술문명을 찾는 것의 연관성을 설명하고, 산소 농도가 높은 외계행성 탐색을 최우선시하는 것이, 잠재적인 테크노시그니처(기술문명의 존재 지표)를 찾기 위한 중요한 실마리가 될 수 있음을 시사했다. 그 연구 성과를 정리한 논문은 전문지 Nature Astronomy에 게재.
■ 산소, 불과 "테크노시그니처"
외계행성은 지금까지 5200개 이상 발견됐으며, 현재는 NASA의 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 이용한 외계행성 대기 연구가 진행 중이다. 테크노시그니처는 과거 또는 현재의 테크놀로지(공학기술)의 과학적 증거로, 태양계 이외의 항성계에 있어서의 생명의 존재를 나타내는 것이다.
바이오시그니처(생명 존재 지표)로서 알려진, 행성의 대기중에 포함되는 미생물의 직접적 증거보다도, 먼 곳의 행성의 테크노시그니처가 발견하기 쉬울 가능성이 있다고 하는 설이 있으며, 테크노 시그니처의 예로는 전파신호, 인공조명, 태양전지판, 행성 주위의 인공위성군, 어떠한 거대구조물, 대기중의 산업오염 등을 들 수 있다.
■ 원동력
논문을 발표한 연구팀은, 불이 산업사회를 뒷받침하는 원동력이 될 것이라고 밝혔는데, 지구에서 과학기술이 발달한 것은, 대기 중에서 연소(불)가 일어나기 때문. 불은 연료와 산화제, 보통 산소를 필요로 하고, 불 덕분에 조리, 건조물을 위한 금속 단조, 주택 자재 제작, 연료 연소에 의한 에너지 이용 등이 가능해지고 있다. 연구팀은 대기 중 산소 농도가 18% 이상 돼야 불을 자유롭게 이용할 수 있다고 밝혔는데, 이는 생물학적으로 복잡한 생명을 유지하는 데 필요한 농도보다도 훨씬 높다. NASA에 따르면 지구 대기는 약 78%의 질소와 21%의 산소로 구성.
논문 공동 집필자로, 서적 "Little Book of Aliens"의 저자이며, 미국 로체스터대의 Helen F. and Fred H. Gowen 교수(물리학·천문학)를 맡고 있는 아담·프랭크는 "산소가 존재하지 않는 행성에서, 생물의 탄생은 가능할지도 모르고, 지적 생물의 탄생도 가능할지도 모른다"라고 지적한다. 하지만, 당장 이용할 수 있는 불의 발생원이 없다면, 더 고도의 과학기술은 결코 발달하지 않는다는 것. 왜냐하면 (과학기술에는) 연료와 용해가 필요하기 때문.
■ 탄소 탐색
Nature Astronomy에 게재된 다른 논문에서는, 암석 행성의 대기에 포함되는 이산화탄소의 존재량이(같은 항성계의 다른 행성과 비교해) 적은 것은, 그 행성의 표면에 액체의 물이 존재하는 것을 나타내고 있을 가능성이 있다는 주장이 전개되고 있다. 금성이나 화성에 비해 지구의 이산화탄소 농도가 낮은 것은, 해양을 포함한 물 순환에 기인한다고 하는데, 논문에 따르면 비슷한 경향이 보이는 외계 행성에는, 바다와 생명이 존재할지도 모른다. 논문 공동 집필자인 프리더 클라인 씨는 "지구에서는 대기 중의 이산화탄소의 대부분이 지질학적 규모의 시간 스케일로 해수 중이나 암석 중에 격리되어 있다. 이것이 수십억 년에 걸쳐 기후와 생명 존재 가능성을 조정하는 데 도움이 되고 있다"고 설명하고 있다.
■ 특징적인 지표
중요한 점은, 이 이산화탄소의 특징적인 지표가 다른 많은 생명 존재 지표와 달리, NASA의 JWST에 의한 적외선 관측으로 얻을 수 있다는 것이라고 연구팀은 지적한다. 이산화탄소는 적외선을 쉽게 흡수하기 때문에, 외계행성 대기 중에서 쉽게 검출할 수 있다. JWST는 2022년 7월, 지구에서 약 700광년 거리에 있는 태양을 닮은 항성을 공전하는 고온의 거대 가스행성 "WASP-39b" 대기에 포함된 이산화탄소를 검출. 산소와 이산화탄소 등 바이오시그니처는 외계행성 대기를 통과하는 빛을 분석하는 분광법을 이용해, 행성 대기 중에서 검출하는 것이 가능하다.
미국 매사추세츠공대(MIT) 조교(행성과학)를 맡고 있는 줄리언 드위트는, 보도자료에서 "외계행성과학의 지상 목표는, 생명 거주 가능한 행성을 탐색해, 생명의 존재를 확인하는 것이다. 하지만, 지금까지 논의된 특징은, 최신 천문대의 관측 능력이 미치지 못하는 것들뿐이었다"고 말했다. "이번에, 외계행성 표면에 액체의 물이 있는지 조사할 수단을 손에 넣었다. 그리고 이는 앞으로 몇 년 안에 착수할 수 있다"라고...
via forbes.com
