외계 지구: 우리 은하계에서 거주 가능한 세계를 찾는 방법 칼 세이건 연구소(Carl Sagan Institute)의 창립 이사인 리

[힘힘]

외계 지구: 우리 은하계에서 거주 가능한 세계를 찾는 방법

칼 세이건 연구소(Carl Sagan Institute)의 창립 이사인 리사 칼테네거(Lisa Kaltenegger)와의 인터뷰에서 "우주에 우리는 혼자인가?"라는 오래된 질문에 답하기 위한 현대적 탐구에 대해 설명합니다.

크레딧: DK_2020 / Adobe Stock

주요 시사점

• 우주생물학자 Lisa Kaltenegger의 2024년 저서  Alien Earths는 행성 사냥의 현재 상태를 탐구하고 우리 은하계에서 거주 가능한 세계를 검색하는 데 사용되는 방법과 도구를 탐구합니다. 
• 외계 지구는  우리 은하계 내의 광대한 가능성을 다루고 있으며, 각 별은 잠재적으로 생명을 유지하는 능력 면에서 지구와 유사한 새로운 세계를 호스팅합니다. 
• Kaltenegger의 작업은 지구의 역사와 다양한 생태학을 템플릿으로 삼아 생물학, 지질학, 우주생물학의 통찰력을 혼합하여 다른 행성에서 생명체를 찾는 다학제적 접근 방식을 강조합니다.

마르셀로 글레이저

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이번 주에는 Lisa Kaltenegger와 그녀의 새 책인 Alien Earths: The New Science of Planet Hunting in the Cosmos 에 대한 Q&A를 여러분과 공유하게 되어 기쁘게 생각합니다 . Lisa는 세계적으로 유명한 우주생물학자이자 코넬대학교 Carl Sagan Institute 의 소장입니다 . 올해 초 우리는 Sara Vannah와 공동 논문을 발표하여 지구 진화 전반에 걸쳐 서로 다른 시기에 지구와 유사한 특성을 공유하는 행성을 식별하기 위한 새로운 전략을 제안했습니다. 생명체는 행성의 대기에 자신의 존재를 기록하며, 생명체를 찾는 것은 실제로 우리가 생명체, 적어도 우리가 알고 있는 생명체와 연관시키는 “생체특징”을 찾는 것입니다. 뛰어난 과학자인 것 외에도 Lisa는 내가 아는 가장 매력적인 강사 중 한 명이며, 그녀의 전염성 있는 열정은 꼭 읽어야 할 그녀의 책에 항상 존재합니다. 

우주생물학이 무엇인지, 왜 그렇게 흥미로운지 설명하세요. 어떻게 들어갔나요?

우리는 놀라운 탐험 시대에 살고 있습니다. 우리는 과거의 탐험가들처럼 단순히 신대륙을 발견하는 것이 아니라, 다른 별들을 도는 완전히 새로운 세계를 발견하고 있습니다. 1995년에 최초로 외계 행성이 발견된 이후, 천문학자들은 우리 우주 이웃에서 5,000개 이상의 다른 행성을 발견했습니다. 놀랍게도 이는 우리가 감지할 수 있을 만큼 민감한 최초의 장비를 만든 이후 이틀에 한 번씩 새로운 세계가 하나씩 발견된다는 의미입니다. 그리고 우리는 쉽게 찾을 수 있는 것만 발견했습니다. 이는 빙산의 일각입니다.

행성은 너무 흔해서 대부분의 별을 돌고 있습니다. 그리고 우리 은하계인 은하수에는 약 2000억 개의 별이 있습니다. 이 엄청난 숫자는 우리 은하계에만 탐험할 수 있는 새로운 세계가 수십억에 달한다는 것을 나타냅니다.

이러한 새로운 세계의 퍼즐을 풀려면 생물학 실험실에서 다채로운 생물군을 재배하고, 지질학 실험실에서 작은 용암 세계의 빛을 녹이고 추적하고, 컴퓨터에서 일련의 코드를 개발하고, 다시 우주로 접근하는 등 다양한 도구를 사용해야 합니다. 무엇을 찾아야 할지에 대한 단서를 찾기 위해 지구 진화의 오랜 역사를 살펴보세요. 지구를 실험실로 삼아 데이터, 영감을 받은 호기심, 비전을 통해 새로운 아이디어를 테스트하고 도전에 대응할 수 있습니다. 복사 광자, 소용돌이치는 가스, 구름, 내 컴퓨터 내의 코드 문자열에 의해 구동되는 동적 표면 사이의 이러한 상호 작용은 다양한 생명체로 활기차고 다른 일부는 황량하고 황량한 가능한 세계의 교향곡을 만듭니다.

지금까지 반대 주장에도 불구하고 우리는 다른 행성에 생명체가 있다는 확실한 증거를 찾지 못했습니다. 그렇게 될 때까지 우리는 계속해서 툴킷을 개선하고 어려운 방법으로 외계 생명체의 흔적을 찾을 것입니다. 즉, 행성을 행성으로, 달을 달로 검색하는 것입니다. 가장 흥미로운 단계가 곧 시작됩니다.

행성 대기의 스펙트럼을 읽어 생명(또는 생물학적 활동)의 징후를 어떻게 찾을 수 있습니까?

생명의 징후는 행성의 빛에 기록됩니다. 읽는 방법을 안다면 말이죠. 빛은 에너지를 운반하며, 적절한 에너지가 분자에 닿으면 진동하고 회전합니다. 여행자가 어떤 나라를 방문했는지 여권에 찍힌 도장이 알려주는 것처럼, 외계 세계 대기의 화학적 구성은 그곳에서 내 망원경에 도달하는 빛에 암호화되어 있습니다. 여기에는 다른 세계에 있는 생명체의 흔적도 포함됩니다.  

JWST는 21.3피트(6.5미터) 거울로 다른 암석 세계 대기의 화학적 구성을 탐색하기에 충분한 빛을 포착할 수 있는 최초의 망원경입니다. 크기는 빛을 모으는 열쇠입니다. 양동이를 상상해 보십시오. 양동이가 클수록 폭우 속에서 더 많은 빗물을 담을 수 있습니다. 망원경의 거울도 같은 방식으로 작동합니다. 거울이 클수록 더 많은 빛을 모을 수 있습니다.

당신 책의 세 가지 주요 요점을 나열할 수 있습니까?

Alien Earths 에서는 우주에서 생명체를 찾는 흥미롭고 놀라운 여행으로 여러분을 안내합니다. 

1. 수십억 가지 가능성 : 별 5개 중 하나는 잠재적으로 우리와 같을 수 있는 행성을 가지고 있습니다. 너무 뜨겁지도 너무 차갑지도 않고, 지구와 같은 암석이 될 만큼 작기 때문에 표면에 액체 물이 존재할 수 있습니다. 우리 은하계인 은하수에는 약 2000억 개의 별이 있습니다. 이는 우주에 우리와 같은 세계에 대한 가능성이 수십억억 개 있다는 것을 의미합니다. 우리는 지금 제임스 웹 우주 망원경으로 처음으로 이 세계를 탐험하는 탐험의 황금 시대에 살고 있습니다.

2. 다른 별을 도는 세계의 놀라운 다양성 : 우리가 발견한 외계행성 중 일부는 우리의 세계관을 뒤흔들었습니다. 그것들은 전혀 예상하지 못한 일이었습니다. 일부는 마그마 바다로 덮여 있었고, 다른 일부는 타서 부모 별 근처에서 윙윙거리는 푹신한 가스 공이었으며, 다른 일부는 우주에서 외로운 방랑자였습니다. Alien Earths 의 가상 세계에 뛰어들면 이러한 외계 행성 중 일부가 공상 과학 소설에서 상상했던 세계보다 훨씬 더 이상하다는 것을 알게 될 것입니다. 아직도, 그들 중 일부는 집처럼 보이기 시작했습니다. 

삼 . 우주에서 생명을 찾는 열쇠는 지구의 역사, 다양한 생물상, 창의성입니다. 우리 행성은 진화를 통해 크게 변했습니다. 시간 여행자가 우리의 젊은 행성을 식별할 수 있을까요? 히말라야도 없고, 알프스도 없고, 찾아야 할 랜드마크도 없고, 대륙은 지구 역사를 통해 계속해서 분열되고 재형성되었습니다. 별들이 우주를 통해 각자의 여행을 하기 때문에 이상하게 다르게 보일 밤하늘의 친숙한 별자리는 더 이상 없습니다. 지구의 변화와 다양한 생물군은 우리에게 다른 세계에서 다양한 생명체를 찾는 방법에 대한 첫 번째 힌트를 제공합니다.

이러한 단서를 찾으려면 다양한 분야의 사상가들이 함께 협력하는 네트워크, 많은 아이디어와 창의성이 필요합니다. 오늘날 이러한 새로운 세계의 퍼즐을 풀려면 생물학, 지질학, 컴퓨터 시뮬레이션 등 다양한 도구를 사용하고 무엇을 찾아야 할지에 대한 단서를 찾기 위해 지구 진화의 오랜 역사를 되돌아보아야 합니다. 지구를 가이드로 삼아 데이터, 영감을 받은 호기심, 비전을 통해 새로운 아이디어를 테스트하고 도전에 대응할 수 있습니다.

저는 다양한 분야의 다양한 사상가들의 아이디어를 새롭고 창의적인 방식으로 연결하기 위해 Carl Sagan Institute를 설립했습니다. 이는 우리 행성의 역사를 로제타석으로 사용하는 것과 결합하여 우리가 다른 세계에 있는 생명체의 흔적을 놓치지 않을 최고의 기회를 제공하는 데 매우 중요합니다. 

태양계에서 생명체가 발견될 가능성에 대해 간략히 조사해 주실 수 있나요?

건방진 대답은 확률이 50% - 플러스 마이너스 50% 퍼센트라는 것입니다. 이는 어디에서나 삶을 시작하는 것이 얼마나 쉬운지 모르기 때문에 그들 모두가 누구에게도 의미하지 않는다는 것을 의미합니다. 이것이 검색을 그토록 매력적으로 만드는 이유입니다. 하지만 그것이 시작될 수 있는 장소는 수십억 개가 있습니다. 아무것도 찾지 못한다면 더 놀랍지 않을까요? 

당신의 책 제목에서 볼 수 있듯이 “외계 지구”는 무엇을 의미합니까?

"외계 지구"는 다른 별들을 돌면서 우리와 같을 수 있는 세계에 대한 언급입니다. 그러나 그것은 또한 우리 행성을 의미합니다. 지구는 진화를 통해 너무나 기념비적으로 변했기 때문에 과거에는 우리에게 이질적인 세계였을 것입니다. 지구 역사의 대부분 동안 우리가 숨쉴 수 있는 대기조차 없었을 것입니다. 우리 행성은 용암으로 뒤덮인 젊고 적대적인 세계에서 광대한 바다, 흰 구름이 뒤섞인 행성, 대기에 산란되는 푸른 빛, 놀랍도록 아름답고 연약하며 옅은 파란색의 살아있는 행성으로 변했습니다. 광활하고 검은 공간의 캔버스에 빛나는 한 점.

지구의 역사는 지구의 심오한 변화를 기록하고 암석으로 이루어진 세계의 다양성과 그것이 보호하는 생명체를 처음으로 엿볼 수 있게 하며, 광활한 우주에서 무엇을 찾아야 할지 암시합니다.

이것이 우리가 정량적으로 대답할 수 없는 질문이라는 것은 알지만, 기술 문명이 은하계에 흔하다고 생각하시나요? 페르미의 역설에 대해 당신이 가장 좋아하는 대답은 무엇입니까? (참고: 페르미 역설은 우리 은하계의 나이가 100억 년인데 왜 우리가 아직 외계 문명과 접촉하지 않았는지 묻습니다.)

내 개인적인 대답은, 비록 세상에 많은 문명이 있다고 하더라도 왜 우리에게 연락하고 싶어 하는 사람이 있겠습니까? 우리는 아직 그다지 흥미롭지 않습니다. 페르미 역설의 기본 가정은 다른 문명이 방문하거나 의사소통을 원할 것이고, 다른 종들이 그곳에 있다면 의사소통에 충분히 호기심이 있을 것이라는 것입니다. 잠재적인 외국인 방문자가 생존하려면 어떤 대기와 환경이 필요한지에 대한 문제는 제쳐두자. 지구가 목적지로 얼마나 흥미로울까요? 지구는 제가 가장 좋아하는 행성이지만 기술적인 측면에서는 이제 막 시작하는 단계입니다. 사실, 12명의 우주비행사가 달 표면을 방문했지만, 지금까지 인간은 가장 가까운 이웃 별은커녕 가장 가까운 행성에도 도달하지 못했습니다. 선택의 여지가 있다면 지구가 정말로 선택할 행성이 될까요? 우호적인 세계로 가득한 우주라는 낙관적인 사례에서 지구는 아직 어른들의 식탁에 있지 않습니다. 

우리에게 전화할 수 있는 사람은 누구나 즉시 전화할 것이라는 전제는 결함이 있는 것으로 보이며, 이는 대침묵과 페르미 역설에 대한 대답을 덜 으스스하게 만듭니다.

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현재(JWST) 임무와 미래 임무를 고려할 때, 앞으로 어떤 관측이 가장 흥미로울까요?

내가 이것을 입력하는 동안 제임스 웹 우주 망원경은 트라피스트-1 시스템과 7개의 지구 크기 행성을 관찰하고 있으며, 그 중 3개는 거주 가능 구역에 있습니다. 충분한 빛을 수집하고 데이터를 분석하는 데는 시간이 걸리겠지만, 우리는 진정으로 놀라운 시대에 살고 있습니다. 역사상 처음으로 다른 별의 거주 가능 구역에 있는 작고 바위가 많은 세계에서 빛을 수집하여 신호를 분석할 수 있습니다. 인생의. 그것이 바로 제가 지금 이 책을 쓴 이유입니다. 왜냐하면 우리는 천년의 질문인 '저기에 다른 외계 지구가 있습니까?'에 대한 답을 찾기 직전이기 때문입니다. 

멋진 하늘을 올려다보고, 좋아하는 별을 찾아보고, 궁금해할 자유를 느껴보세요. 우주에 우리가 혼자가 아니라면 어떨까요?