토성계 탐사선 카시니호_NASA

필자가 운영하는 별관측소에서 초등학생 대상 별 캠프 때마다 항상 듣는 질문 중 하나가 ‘외계생명체’의 존재 여부이다. 이 질문에 대한 대답을 하려면 ‘생명체’의 정의에 대한 전제가 필요하다. 언어가 있고, 과학문명을 이루고 있는 ‘지적인 생명체’를 말하는지 미생물 수준의 ‘하등 생명체’를 의미하는지 전 제를 달 필요가 있다. 일반적으로 천문학계에서 말하는 외계생명체는 말 그대로 ‘생명이 있는 존재’이다.

외계생명체에 대한 설명을 하기 위해서는 어떤 환경에서 생명체가 살 수 있는지 우리의 인식을 확장할 필요가 있다. 지구에 사는 우리는 지구 내의 상식적인 서식 환경에 대해 생각할 것이다. 이를테면 적당한 온도, 산소, 물 등의 조건이 필요하다고 여길 것이다. 그러나 지구에서도 극한의 환경에서 서식하는 생명체들이 있다. 산소가 없어도, 매우 높은 기압에도, 심지어는 우주 방사선을 맞거나 상당한 고온에서도 살아가는 생명체가 존재한다. 그러한 악조건 하에서도 생명체가 존재한다면 미생물 수준의 생명체는 광대한 우주에 흔할 것으로 생각된다.

화성탐사 로버들

생명체는 별이 아닌 행성에 서식

사실 생명체는 뜨거운 별(star)에 있는 것이 아니고 지구 같은 행성(planet)에서 서식한다. 미래에는 좀 더 많은 우주생명체에 대한 연구의 진척이 있고, 새로운 발견이 계속되겠지만, 생명체는 행성이 아닌 다른 천체에서도 서식이 가능하다. 이를테면 행성의 위성(satellite)에서도 발견될 가능성이 있다.

이제부터는 우리가 살고 있는 태양계를 기준으로 생각을 정리해보자. 태양계는 별이 태양 하나뿐이지만 행성 8개에 명왕 성을 포함한 왜소 행성도 5개가 존재한다. 이렇듯 항성 주변에 행성이 존재하는 외계행성계는 흔하다.

정리하자면 이 우주에는 행성도 상상하기 힘들 만큼 많다는 사실이다. 우리 은하만 해도 매우 보수적으로 가정해도 수십억 개에서 수백억 개 이상의 행성이 있을 것으로 추측된다. 다만 행성들은 스스로 빛을 내지 못하고, 크기도 별에 비해서 훨씬 작기 때문에 발견이 어려울 뿐이다.

태양계 내에서의 발견 가능성

머지않아 태양계 내에서도 새로운 생명체의 소식을 듣게 될 지도 모른다. 과학자들은 태양계 내에서 생명체가 발견될 확률이 높은 곳으로 토성의 위성인 타이탄이나 엔셀라두스, 목성의 위성인 유로파 정도로 점치고 있다. 이 세 위성은 공통적으로 물 성분이 얼음 형태를 포함하여 발견되고 있으며, 옅지만 대기도 있고, 특히 타이탄은 지구보다 높은 기압의 질소를 포함한 대기층을 가지고 있다.

미국의 나사(NASA)와 유럽우주연합(ESA)은 일찌감치 화성과 목성계(위성 포함), 토성계의 탐사를 위해 탐사선을 여러 차례 보낸 바 있다. 천문학적인 비용을 들여 그 먼 곳까지 탐 사선을 보내는 이유 중 하나는 바로 화성이나 목성, 토성의 위성에 존재할지도 모르는 생명체의 가능성을 알아보기 위함이다. 비록 미생물 수준의 생명체라 할지라도 발견되기만 한다면 21세기 최대의 과학뉴스가 될 것이다.

태양과 외계항성 글리제의 생물권 영역 비교. 청색으로 휘어져 있는 영역이 바로 생명체 거주 가능 영역이다.

고등생명체의 서식조건

한편 고등생명체가 서식할 만한 서식요건을 갖추려면 지구와 비슷한 환경의 행성을 찾아야 한다. 생명체의 고등단계로의 진화를 위해서 풍부한 물과 적당한 온도는 필수요소로 여겨진다. 적당한 온도가 유지되려면 항성(star)과 적당한 거리가 필수요소인데, 이러한 적당한 구역을 천문학계에서는 생명체 거주가능 영역(habitable zone, HZ), 또는 골디락스 영역이라고도 부른다.

위의 사진을 보자. 위쪽의 배열은 태양계 속의 지구 위치를 보여준다. 아래쪽 배열은 20광년 정도 떨어진 글리제(항성)와 주변 행성의 배열이다. 청색으로 휘어져 있는 영역이 바로 생물권 영역인데 지구와 글리제581g가 해당 영역 속에 속해 있음을 보여준다.

점점 많이 발견되는 외계행성

지금까지 찾아낸 외계행성은 약 3,000개 정도이다. 초기에는 목성처럼 크고 가스로 이루어진 행성 위주로 발견되었지만 최근 관측 및 분석기술이 발전하면서 지구처럼 작고 암석형 행성이면서 동시에 골디락스 영역에 머물고 있는 행성들도 속속 발견되고 있다. 다만 거리가 수십에서 수백광년 떨어져 있기 때문에 심증이 간다 하더라도 직접적인 외계생명체의 증거를 찾기는 사실상 불가능하다.

그렇다면 지적인 외계생명체를 만나려면 현실적으로 어떤 방법이 가능할까. 불행히도 가까운 미래에 우리 인류가 실현할 가능성은 거의 없고 우주여행 방법이 더 발달한 외계인이 지구를 방문하는 수밖에 없다. 결국 현실적으로 가능한 방법은 그들과 전파를 이용한 교신을 통해 간접적으로 확인하는 것이다.

마지막으로 저명한 천문학자인 칼 세이건 박사의 어록으로 글을 맺고자 한다.

“이 우주에서 지구에만 생명체가 존재한다면 그것은 엄청 난 공간의 낭비이다.”