그 외계 생명체가 과연 존재할까요? 저는 외계 생명의 존재를 99.9% 정도로 확신하고 있는데요, 우리가 전파를 통신한 적도 있고요.

그 친구들도는 MA를 쓰고 있다고 생각해 보세요. 우리가 정말 제대로 찾았구나. 그런데 왜 외계 지적 생명체는 우리를 찾아오지 않았을까요?

UFO, 정말로 외계인이 보낸 비행체라는 것을 우리 인간이 알게 되는 바로 그 순간, 예 안녕하세요. 성균관대학교 물리학과 김범준입니다.

오늘은 여러분과 함께 우주 어딘가에 존재할 수도 있을 외계 생명체에 대한 이야기를 나눠 보도록 하겠습니다. 그 외계 생명체가 과연 존재할까요?

이런 질문을 지구에서 살아가고 있는 인류가 언제부터 하기 시작했을까요? 사실 외계 생명체의 가능성을 생각했던 사람들은 아주 오래전부터 있었어요.

고대 그리스에는 아리스토텔레스의 세계관과 원자론을 따른 세계관이 함께 공존한 시기가 있었는데요, 이 원자론을 주장한 사람들은 여러 가지 생각을 했습니다.

그 외계 생명체가 과연 존재할까요?

이런 질문을 지구에서 살아가고 있는 인류가 언제부터 하기 시작했을까요?

사실 외계 생명체의 가능성을 생각했던 사람들은 아주 오래전부터 있었어요. 고대 그리스에는 아리스토텔레스의 세계관과 원자론을 따른 세계관이 함께 공존한 시기가 있었는데요, 이 원자론을 주장한 에피쿠로스는 그 철학자가 세상에는 텅 비어 있는 진공과 그 진공 안에서 마구잡이로 돌아다니는 원자들이 존재한다고 생각했어요.

이 세상은 모든 것을 구성한다는 거죠.

이런 원자들이 우연히 뭉친 것이 지구라는 거예요. 우주의 다른 곳에도 지구와 같이 원자들이 뭉쳐 있는 세상이 얼마든지 존재할 수 있다고 생각한 거죠.

또 에피쿠로스와 같은 이런 철학자들은 공간이 무한하다고 생각했거든요. 공간이 무한한데 지구처럼 이렇게 우연히 만들어진 행성이 이곳 하나만 있을까라고 생각하면서, 우주 어딘가에는 지구와 같은 전체가 또 있고 그 안에도 생명이 있지 않을까라는 상상을 했고, 이런 상상을 기록으로 남기기도 했습니다.

한편 아리스토텔레스의 세계관에서는 천상과 지상을 명확히 구별해요. 달 아래를 지상이라고 생각했는데요, 지상을 구성하고 있는 것들은...

물질들은 여러분들이 기억하고 있을 흙, 물, 공기, 불 이 네 개의 원소로 구성되어 있다라고 생각했고요.

지구를 기준으로 해서 달보다 먼 천상의 물체들은 모두 다 제 5 원소라고 불렸던 에테르로 구성되어 있다고 생각했어요.

따라서 아리스토텔레스 철학에 따르면 흙으로 구성되어 있는 지구가 우주 한 가운데 정지해 있다라고 생각했고, 달보다 먼 천체들은 지구를 구성하고 있는 물질과는 다른 물질로 구성되어 있다고 생각했기 때문에 지구가 우주에서 유일하고 아주 독특한 그런 장소라고 생각할 수밖에 없었죠.

따라서 아리스토텔레스의 세계관에서는 생명은 바로 이곳 지구에서만 가능하다고 생각했어요.

이런 철학의 사조가 계속 이어져서 여러분도 다들 아시는 중세 유럽에서는 기독교적인 세계관이 사람들의 생각을 지배하게 되는데요.

아리스토텔레스의 세계관을 이어받은 중세 기독교의 세계관에서도 지구라는 바로 이곳이 신이 우주를 만들었을 때 아주 독특하고 유일하게 만든 장소가 바로 이곳이고 생명은 지구에서만 가능하다는 생각이 아리스토텔레스의 세계관을 이어받은 중세 기독교 세계관에서도 이런 생각이 이어지게 된 거죠.

한편 이런 중세 기독교의 세계관이 균열이 이루어지기 시작할 때가 갈릴레오가 활동했던 그 당시부터였던 것 같아요.

당시에 조르다노 부르노라는 신학자는 우주를 창조한 신에게 이 우주는 무한한 크기고 이렇게 무한한 크기의 우주에서 지구라는 작은 행성이 특별할 리는 없다고 생각했어요.

부르노는 신이 만든 우주는 무한한 크기고 그 안에는 태양, 지구 같은 항성과 행성들이 얼마든지 많이 존재할 수 있다고 믿었어요.

따라서 생명이 지구에만 존재하게 됐고, 당연히 이 주장은 당시를 지배했던 기독교적인 세계관과는 위반되지 않았어요.

그래서 큰 탄압을 받아서 화형을 당하게 되는 그런 사건도 벌어지게 되죠.

자, 이처럼 우주는 엄청나게 크고 지구에만 생명이 가능하다는 생각들은 현대를 살아가고 있는 과학자들은 많이 하고 있는 것 같아요.

코스모스를 집필한 칼 세이건도 그런 멋진 이야기를 남깁니다. 우주가 이렇게나 큰데 만약 지구에만 생명이 있다면, 이건 얼마나 엄청난 공간의 낭비일까?

재밌는 이야기를 남겨요. 사실 저도 비슷한 생각이에요. 지구는 우주에 있는 수많은 장소 중 전혀 특별하지 않은 평범한 곳이라고 저는 생각해요.

외계 생명이 지구에서 생겨났다면, 이 엄청난 크기의 우주 어딘가에는 지구와 마찬가지로 생명이 탄생했을 수 있다고 저도 생각하고 있습니다.

여러분께 좀 구별을 당부드리고 싶은 주제가 있는데요, 외계 생명이 있다는 것과 우리처럼 지능을 갖고 있는 지적 외계인이 있다는 것은 다른 얘기거든요.

그러니까 저는 외계 생명의 존재는 한 999.9% 정도로 확신하고 있는데요, 외계에 우리 지구인과 같은 고등 지적 생명체가 있을까라는 질문에는 확신을 가지고 이야기하기는 어렵다고 생각합니다.

외계 생명체가 출현할 수 있는 조건이 어떤 것일까요?

필요할까요? 지구의 생명을 구성하고 있는 원소들 중에는 철보다 더 원자 번호가 큰 무거운 원소들도 많이 들어 있어요.

그렇다면 철보다 무거운 원소들은 어떻게 우주에서 만들어졌을까요?

별이 핵 융합 반응을 시작하면 작은 원자들이 뭉쳐서 더 큰 원자로 바뀌는 그런 과정이 이어지게 됩니다.

결국 수소는 헬륨이 되고 점점 더 무거운 원자로 이어져서 탄소가 되고 여러 원자가 만들어지다가, 이런 핵융합 반응은 결국 철 원자에서 멈추게 돼요.

철보다 원자 번호가 작은 원자들은 뭉쳐서 커지는 것은 가능하고요.

철보다 더 무거운 원자들은 뭉쳐서 잘 만들어질 수 없고 나뉘어서 만들어집니다.

결국 철보다 작은 원자들은 핵 융합으로 만들어질 수 있고, 철보다 큰 원자들은 핵 분열은 가능하지만 핵 융합으로 만들어질 수는 없죠.

그런데 우리 몸 안에는 철보다 무거운 원자들이 있거든요. 이런 원자들은 아마도 커다란 별이 초신성 폭발할 때 발생하는 에너지가 정말 엄청나요.

이 엄청난 에너지를 이용해서 철보다 무거운 원자가 만들어질 것이라고 합니다.

이것이 과학계에서 주류 과학자들이 생각하고 있는 무거운 원자들이 발생하는 메커니즘입니다.

사실 우리 몸에 들어 있는 모든 원자들은 이런 의미에서 하나같이, 예외 없이 우주에서 온 것이라고 할 수 있죠.

그렇다면 아마도 제 1세대 별이 주변에 행성을 가지고 있다고 하더라도, 그 행성에 우리와 같은 생명은 불가능했을 것으로 생각됩니다.

2세대 혹은 3세대 별이 거느리고 있는 행성에서 아마도 생명이 출현했을 것으로 우리가 생각해 볼 수 있습니다.

항성이 있고 그 주변을 행성들이 공전하고 있을 때, 항성과 행성이 너무 가까워도 생명이 만들어지기 어렵고요.

너무 멀어도 생명이 존재하기 어렵다고 많은 과학자들이 믿고 있습니다.

그 이유가 있는데요, 바로 액체 상태의 물이 생명이 출현하려면 꼭 필요하다고 합니다.

있어야 하는 물질이라고 많은 과학자들이 생각하고 있기 때문입니다 기체 상태의 물질을 생각해 본다면 기체 상태를 구성하고 있는 분자들은 굉장히 빠르게 움직일 수밖에 없잖아요 한편 고체 상태의 물질이라면 분자들의 열운동이 너무 느리거든요.

이때는 화학 반응이 너무 느려서, 또 그 생명체가 생명을 유지하기 위해 필요한 생화학 반응이 불가능하다고 생각해요.

결국 액체 상태인 무언가가 있어야만 생명이 출현했을 것으로 짐작할 수 있죠.

항성에서 너무 멀면 물이 고체로 존재하고, 너무 가까우면 기체로 존재하니까 액체 상태의 물이 존재할 적정한 영역이 있게 되고요.

이런 영역을 과학자들이 골디락스 존이라고 부릅니다.

태양계에는 지구가 사실 골디락스 존에 있어요. 하지만 금성에는 아마도 생명이 없을 것으로 사람들이 믿고 있거든요.

골디락스 존이라는 것은 생명이 출현하기 위한 필요 조건일 수 있지만, 충분 조건은 아니라고 할 수 있습니다.

물이 왜 중요할까? 또 정말 재밌는 질문이에요.

물은 정말 독특한 물질입니다. 물은 먼저 아주 넓은 온도 범위에서 액체 상태를 유지할 수 있고요.

액체 상태를 유지하다가 얼음인 고체 상태로 변할 때, 물은 흥미롭게도 부피가 줄어들어서 밀도가 커지죠.

그래서 만약 어떤 행성에서 액체로 존재하던 물이 고체 상태로 변하고 다시 액체 상태로 변하는 일이 반복될 때, 즉 우리 지구인들이 겪고 있는 겨울 같은 온도가 낮은 계절을 지나게 될 때도 생명이 물에서 추운 겨울을 버틸 수 있는 이유가 바로 물이 얼면 밀도가 낮아져서 얼음이 위로 떠오르기 때문이에요.

강이 꽁꽁 얼어도 강 아래에서는 생명이 겨울을 넘길 수 있는 거죠.

또 물이 갖고 있는 다른 특성도 흥미로운 곳이 많이 있습니다. 물은 일단 만능 용매로서 굉장히 많은 물질들을 녹일 수 있고요.

또 물은 비열이 큽니다. 비열이 크다는 이유는 물체의 온도를 변화시키는 데 많은 에너지가 필요하기 때문입니다.

외부의 온도가 많이 변해도 물을 많이 포함하고 있는 지구의 생명이 내부의 온도를 안정적으로 유지할 수 있죠, 바로 물의 비열이 크기 때문이에요.

또 이것 말고도 굉장히 흥미로운 물의 특성이 있습니다.

전자기파 중에 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역의 파장은 물을 잘 통과합니다.

여러분이 지금 이 화면을 보고 있을 수 있는 이유가 바로 물이 갖고 있는 이 특성 때문이에요.

여러분의 눈의 수정체에 물이 많거든요.

그런데 여러분이 이 화면을 볼 수 있는 이유는 물이 가시광선 영역을 잘 통과시키기 때문이죠.

가시광선 영역은 우리 지구의 생명에도 굉장히 중요해요.

왜냐하면 태양이 많은 전자기파를 외부로 방출하는데, 이 중에 가장 큰 에너지를 밖으로 방출하는 파장 영역이 또 가시광선 영역입니다.

저는 이런 생각을 조금 해봤어요.

지구의 생명이 가시광선을 많이 이용하는 이유가 두 가지가 있는 거죠.

태양이 가시광선 영역대에서 에너지를 많이 보내 준다 또 물이 가시 강선 영역대에서 전자기파를 잘 통과시킨다는 이 두 요인이 지구에서 생명이 출현할 때 큰 역할을 했다고 생각합니다.

제 생각인데요, 아마도 우주에 생명이 있다고 하더라도 그 생명이 존재하는 행성이 공전하고 있는 항성은 아마도 태양과 비슷한 크기, 태양과 비슷한 영역의 전자기파를 방출하는 그런 곳에서 생명이 출현할 수 있을 것으로 생각할 수 있습니다.

많은 과학자들이 액체 상태인 물이 생명의 출현에 정말 중요하다고 생각하고 있는데요, 물과 마찬가지로 중요하다고 생각하는 것이 바로 탄소입니다.

탄소는 두 개의 전자를 이용합니다. 결국 탄소로 이루어져 있는 어떤 화합물들은 탄소 이온이 늘어져 있는 사슬처럼 길고 복잡한 그런 구조를 만들 수가 있어요.

그런데 전자가 네 개라고 했잖아요.

바깥쪽에 있는 전자 두 개는 옆에 있는 탄소와 손을 잡기 위해서 사용하고요, 남는 두 개의 전자는 다른 원자를 부착시키는 데 사용할 수 있어요.

그래서 탄소는 긴 사슬을 만들 수 있을 뿐더러 남는 두 개의 전자로 어떤 다른 원자와 결합하는 방식에 따라서 실로 엄청나게 다양한 그런 화합물들을 만들어 낼 수 있는 원자가 바로 탄소입니다.

갖고 있는 이런 특성으로 인해서 아마도 우주에 있는 다른 생명도 탄소를 이용할 수 있을 것으로 과학자들이 생각하고 있어요.

근데 탄소 하나 주소입니다, 실리콘이라고 부르죠.

실리콘도 탄소처럼 네 개예요. 그러면 탄소가 많은 화합물을 만들어 낼 수 있듯이 실리콘도 많은 화합물을 만들어 낼 수 있다면 실리콘을 기반으로 한 생명도 가능하지 않을까라는 그런 상상을 과학자들도 많이 했었어요.

그런데 탄소와 실리콘 둘 다 모두 바깥쪽에 전자가 네 개라는 것은 같지만, 실리콘, 즉 규소는 탄소보다 원자핵이 더 크거든요.

결국 실리콘의 원자가 더 큽니다. 그러면 바깥쪽에 있는 전자가 실리콘의 원자핵을 둘러싸고 있는 부분에서 이 바깥쪽에 있는 전자를 끌어당기는 힘이 약하잖아요 결국 실리콘으로 화합물이 구성되어 있다고 하더라도 그 화합물은 안정적으로 유지되는 것이 정말 어려워요.

아주 낮은 온도와 아주 높은 압력이 있어야 실리콘 화합물이 안정적으로 유지될 수 있을 뿐 아니라, 산이 있어도 실리콘 화합물은 분해되고 또 빛이 있어도 금방 실리콘 화합물은 분해됩니다.

그러니까 이런 이유로 아마도 실리콘 기반의 생명은 우주에서 만들어지기 어렵지 않을까라고 생각해요.

또 다른 간접적인 증거도 있습니다.

지구에는 실리콘, 즉 규소가 탄소보다 더 많거든요. 그런데 지구의 생명은 규소가 아니라 탄소를 이용하잖아요.

이것을 보더라도 아마도 실리콘보다 탄소가 생명이 출현하기에 훨씬 더 중요한 원자라고 생각해 볼 수 있죠.

천문학자들이 그 관측을 통해서 우주 공간에 존재하는 여러 화합물들을 발견했어요.

무려 84종의 탄소 화합물을 발견했는데 실리콘 화합물은 여덟 종류밖에 발견하지 못했습니다.

이것도 간접적으로 실리콘 화합물이 탄소 화합물보다 안정적인 구조를 오래 유지할 수 없다는 것을 우리가 알아낼 수 있는 간접적인 증거라고 할 수 있죠.

결국 과학적으로 저를 포함한 많은 과학자들은 생명이 출현할 조건으로 몇 가지를 얘기할 수 있어요.

그중 하나는 먼저 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 정도로 별로부터 너무 가깝지도 않고 너무 멀지도 않아야 하고요.

둘째, 그 생명체가 탄소를 이용하고 있을 것이 아마도 분명하다고 그렇게 생각해 볼 수 있습니다.

그렇다면 태양계 안에서도 지구가 아닌 다른 행성 혹은 위성에 생명이 있을 수 있을까요?

먼저 금성은 골디락스 존에 있어요.

그런데 현재 금성의 환경은 엄청 척박하다. 아주 높은 온도, 아주 높은 압력, 그리고 제가 들어보니까 황산비가 내리고 아주 척박한 환경이어서 생명이 아마도 불가능할 것이라고 생각해요.

화성은 현재 액체 상태의 물이 많지 않은데요, 과거에는 화성 표면에 많은 양의 물이 흘렀던 흔적이 여러 곳에서 발견돼, 과거 화성에는 분명히 액체 상태의 물이 있었습니다.

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