과학(지구과학) 외계 행성 탐험

[miren]

현대 과학자들은 태양계 밖의 새로운 세계를 발견해내고 있습니다. 광활한 우주 어딘가에는 공상 과학소설에서조차 상상하기 어려운 행성들이 있습니다. 그곳은 얼음이 뜨겁기도 하고, 철로 된 비가 내리기도 합니다. 미지의 세계이며, 비현실적이고 예측을 허락하지 않는 곳입니다. 하지만 과학자들은 이러한 미지의 세계 어딘가에서 지구와 같은 행성을 찾아내려 합니다. 어쩌면 그 가운데 또 다른 생명체를 찾을 지도 모릅니다.

 

태양계 행성, 원형 궤도를 따라 공전하다 '16 시그너스 B'라는 항성의 주변을 도는 행성에서 놀라운 사실이 발견됐습니다. 행성은 타원형의 궤도를 따라 항성에 가까워졌다가 다시 또 멀어집니다. 태양계의 행성들은 마치 거대한 요요처럼 모두 원형 궤도를 따라 공전합니다. 가스행성은 항성 주변을 흔들리듯 오고 갑니다. 지구와 비교한다면 태양을 향해 4000만km까지 가까이 다가갔다가 화성을 지나 목성까지 튕겨져 나가는 것을 매년 반복하는 셈입니다. 캘리포니아 대학 천문학 교수 제프 마시는 이 위성 중 하나가 지구와 비슷하다고 추측을 했습니다. 만약 호수, 바다, 강, 폭포가 있는 암석으로 된 위성을 가정해보면, 위성은 행성을 따라 항성 주변 궤도를 돌게 될 것입니다. 공기가 없는 달과는 달리 이 위성에는 여러 계절이 존재하게 됩니다. 지구의 계절은 기울어진 자전축 때문이지만, 이 곳에서는 늘어진 공전 궤도 때문에 생겨나게 됩니다. 늘어진 타원형 궤도를 공전하는 이 행성은 공전주기 동안 극심한 기후 변화를 겪게 됩니다. 즉, 항성에 가까이 다가가면 행성과 위성은 뜨거운 열기로 달궈지게 됩니다.

떠돌이 행성, 플래니모 공전할 항성이 없는 세계에 대해 학자들은 떠돌이 행성이 존재할 가능성을 제기했습니다. 이러한 존재를 '플래니모'라고 부릅니다. 플래니모는 항성이 없는 행성으로 은하계를 끝없이 떠돌게 됩니다. 과연 어떤 힘이 행성을 태양계 밖으로 보낼 수 있을까요? 새로운 항성이 생기고 주변 행성이 공전을 하면 서로 중력의 영향을 주고받으면서 끌어당기기도 하고 튕겨 내기도 합니다. 그런 힘에 의해 태양계에 고립됩니다. 만약 거대한 물체와 충돌을 하면서 태양계 밖으로 행성이 튕겨나가게 된다면 급속한 속도로 골디락스 존을 벗어나게 되는 것입니다. 은하계에는 이런 불쌍한 떠돌이 행성이 수백억 개나 있습니다. 차갑고, 어둡고, 조용한 곳, 바로 항성이 없기 때문에 그곳에는 시간도 존재하지 않습니다. 플래니모는 고독한 방랑자이자 은하계의 불침번입니다.

하지만 이렇게 떠돈다고 해서 플래니모가 죽어 있는 것은 아닙니다. 암석으로 된 세계라면 그 안에 생명이 있을 수도 있게 됩니다. 하지만 대기가 없는 작은 암석 플래니모는 추위 속에 잠들어 버릴 겁니다. 대기를 유지할 만큼 큰 플래니모의 경우 처음 생성될 때 발생된 열을 보존하고 있습니다.

슈퍼 지구 지구와 아주 유사하지만 지구의 10배 크기에 달하는 새로운 타입의 행성이 있습니다. 이 생성을 우리는 '슈퍼 지구'라고 부릅니다. 우리의 지구와 아주 유사해서 대륙과 바다를 가진 것도 있고, 화성처럼 아주 메마른 것도 있습니다. 또는 바다 행성이라고 불리는 부류도 있습니다. 전체가 물로 뒤덮여 있는 이 행성을 '글리제 581C'라고 부릅니다. 이 행성은 미셸 마이어가 발견했고, 다른 두 행성과 함께 아주 작은 항성 주위를 돕니다. 20광년밖에 떨어지지 않은 천칭자리에 있으며, 2009년 3월까지는 태양계 밖에서 발견된 가장 작은 행성이었습니다. 그렇다고 해서 '글리제 581C'가 작은 것은 아닙니다. 여전히 지구보다 다섯 배나 큰 '슈퍼 지구'입니다. 또한 물이 존재할 가능성이 제기되고 있습니다. 바다 행성의 표면은 태평양의 한 가운데 같아서 육지는 없고, 오직 물뿐입니다.

 

파란 하늘에는 흰 구름이 떠 있듯이 바다 행성의 바람은 지구와 아주 유사할 겁니다. 날씨도 완벽해서 언제나 파란 하늘을 볼 수 있고 태양은 늘 같은 자리에 머물러 있으며, 일기예보가 필요 없습니다.

 

또 다른 지구를 찾아서 항성들은 지구와 비슷하거나, 더 크거나, 더 작은 행성을 지닙니다. 은하계에 2천억 개의 항성이 있다면 4천억 개 이상의 지구가 있다는 뜻이라고 이야기하는 학자도 있습니다. 케플러 우주 망원경은 이러한 행성을 찾아낼 기구입니다. 케플러는 10만 개의 항성이 있는 백조자리를 관측하면서 지속적으로 수많은 사진들을 찍어 낼 것입니다. 목표는 10만 개의 항성 중 흐릿해지는 것을 찾는 것입니다. 그것은 행성이 그 앞을 지나가며 빛을 가린다는 의미입니다. 흐릿해지는 기간과 차단되는 빛의 양으로 행성의 크기와 항성으로부터의 거리를 짐작할 수 있습니다. 이는 과학사를 바꿔놓을 아주 뛰어난 기술로, 태양과 같은 항성의 주위를 도는 행성이라면 지구보다 작은 것도 찾아낼 수 있을 만큼 정밀합니다.

연구자들은 몇 년 안에 생명 서식이 가능한 행성을 찾고 케플러를 통해 적어도 50개의 지구를 찾아내리라 예상합니다. 생명이 사는 세계를 찾는 이들에게 가장 큰 걱정은 발견하고도 모르고 지나갈 수 있다는 점입니다. 만약 발견한다면 과학사의 가장 위대한 한 페이지로 영원히 남게 되는 것, 그 이상이 될 것입니다.

글·영상 내셔널지오그래픽채널