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일반지구과학 및 실습 II
1 3 주 차 : 우 주 에 서 의 생 명
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3. 다른 별 주위의 생명
우리은하는 수십 억개의 행성계를
지니고 있다
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• 지구 표면에 존재하는 생명과 화성이나 유로파의 지표밑 생명
• 이론적으로는 대형망원경으로 외계행성의 지표에서 생명을 발견할수 있지만 현재의 기술로는 다른 행성계의 지하 깊숙한 곳에 있을 생명발견은 불가능
• 물이 액체로 존재할 수 있는 온도와 압력을 가진 거주가능한 행성지면의 생명에 집중
• 주로 암석과 금속으로 이루어진 지구형 행성에 조점
• 목성의 위성도 포함
3 . 1 행 성 표 면 에 서 거 주 가 능 한 조 건 은 무 엇 인 가 ?
4• 거주가능한 기본 조건
1) 수증기가 비로 응결될 수 있고 바다가 만들어질 정도로 모항성과의 거리가 충분히 멀지만 물이 얼지는 않을 정도의 거리
2) 수증기나 이산화탄소를 포함하는 기체가 행성 내부로부터 뿜어져 나와 대기와 해양을 만들 수 있는 화산
3) 기후를 조절하는 이산화탄소 순환을 만들 수 있는 판구조
4) 용해된 금속으로 이루어진 핵에 대류를 형성할 수 있을 정도로 빠르게 자전하여 형성된 행성 자기장이 항성풍으로부터 대기를 보호
거 주 가 능 영 역
5• 태양계의 거주 가능영역
• 안쪽 경계 :온실효과가 폭주하는 곳
• 바깥쪽 경계: 얼어버리는 곳
• 다른 행성계의 거주가능영역
• 행성표면에 액체상태의 물을 가진 딱 좋은 조건을
충족시키는 별주위의영역
생 명 을 찾 을 때 별 의 질 량 역 할
6• 태양보다 질량이 훨씬 큰 별에대해서는 관심이 없는 이유
• 무거운 별은 가벼운 별보다 아주 드물다
• 무거운 별은 수명이 짧다
• 지구는 행성이 생성된 후 적어도 수억년 이후에 생명이 생성
• 적어도 수억년 이상의 수명을 가진 별주위에서 생명을 찾을 가능성이 있다
• 질량이 태양보다 몇배 큰 별에 대해서는 성립하지 않는다
화 산 과 판 구 조
7• 별의 거주 가능영역에 행성이 존재하는 것만으로는 충분하지 않다
• 거주가능성은 대기를 필요로 하고 긴 시간동안 기후가 안정해야 한다
• 지구대기는 화산가스분출로 생성되었고 오랫동안 기후가 안정되었던 것은 이산화탄소 순환에서 판구조의 역할이 크다
• 화산과 판구조운동이 진행되기 위한 기본요소는 내부 열이다
• 달이나 수성같은 작은 지구형 행성은 내부 열 대부분을 오래전에 잃었다
• 금성이나 지구같은 행성은 화산이나 판구조를 유지할 정도의 열을 가지고 있을 정도로 충분히 크다
• 금성이나 지구와 크기가 비슷하거나 더 큰 행성
• 수십억년동안 내부열을 가지고 있다
• 생명이 생겨나고 번창할 시간이 충분히 있었을 것
• 금성에 판구조가 없는 것은 태양과 너무 가까워 온실효과 폭주와 높은 온도때문
행 성 자 기 장
8• 자기장이 없어진다면
• 대기는 태양풍에 상당히 취약해져 대기중의 기체를 잃어버림
• 온실효과로 더 이상 열을 유지할 수 없다
• 지구도 자기장이 태양풍입자로부터 대기를 보호
• 행성자기장은 거주 가능표면을 긴 기간동안 유지할 필요조건
• 내부열이 핵의 대류를 유지시키고 대류 패턴을 꼬고 엉키게 할 정도로 빠른 회전
거주가능영역 조건:
1) 판구조가 진행 할 정도로 커야 한다 2) 충분히 빠른 회전을 해야 한다
거 주 가 가 능 해 지 는 방 법 ?
9• 거주가능한 표면을 갖기 위한 조건
• 지구크기의 행성이 별의 거주가능지역에 있을 때
• 지구보다 큰 행성인 초지구가 별의 거주가능지역에 놓여있을때도 거주 가능할 것으로 예상
3 . 2 생 명 은 드 문 것 인 가 , 평 범 한 것 인 가 ?
101. 지구 크기의 행성은 흔한 것이며 거주 가능 영역에서 찾은 행성의 수가 적더라도 별 주위의 거주 가능 영역에 지구 크기의 행성이 존재할 가능성은 다분히 있다.
2. 확실하진 않더라도 거주 가능 영역에 위치한 지구 크기의 행성은 액체 상태의 물이 있는 거주 가능한 표면으로 이루어져 있을 것이다.
3. 지구에서 생명의 기원에 대한 현재의 제안에 따르면 거주 가능 조건을 갖춘 행성이라면생명을 발현시킬 가능성이 있다고 상상할 만하다
.
• 우주에서 생명은 흔해야 한다
• 위의 3가지 아이디어에 여전히 불확실한 점이 있어 드문지구 가설이 주장되기도 한다
은 하 조 건
11• 드문 지구가설 지지자들의 주장
• 지구 크기의 행성들이 우리 은하에서 상대적으로 좁은 영역에서 생성될수 있어서 생명이 발현될 가능성이 기대하는 것보다 상당히 적을 것이다
• 우리은하 중심으로부터 상당히 좁은 영역의 원반안에 태양계가 존재
• 은하거주영역을 형성
• 은하중심에서 멀리있는 별들
• 수소와 헬륨 외에 지구형행성을 만들기에 필요한 원소함량이 작다
• 은하거주영역 안쪽
• 은하 중심부로갈 수록 별들이 많아지고 초신성이 점점 더 자주 일어나서 생명에 해롭다
두가지 조건에 대한 반론도 제기되어 아직 확실하지 않다!
충 돌 률 과 목 성
12• 드문 지구가설 지지자들의 주장
• 대폭격기는 태양계 형성 후 수억년만에 끝났다
• 태양에서 훨씬 가까운 곳에서 태어났는데 목성형행성을 가까이 지나게 된 결과 지금 처럼 먼 곳으로 밀려나갔다
• 목성이 존재하지 않았다면 이들 작은 천체의 충돌위험이 크다
기 후 안 정
13• 드문 지구가설 지지자들의 주장
• 상대적으로 큰 달이 지구 기후의 안정에 기여했다
• 달이 없었더라면
• 수만년의 기간동안 다른 행성들의 중력에 의해 지구 자전축은 크게 흔들렸을 것
• 자전축의 변화는 가혹한 계절변화에 영향
• 온도가 더욱 낮은 빙하기와 온도가 좀 더 높은 간빙기의 원인이 될 수 있다
• 무작위적이고 거대충돌의 결과로 생긴 달이 지구의 기후를 안정시켰다
• 이 문제를 해석하는 다른 방법
1) 최근 모의실험에서는 자전축 기울어짐의 변화는 크기지 않을것임을 보여주었다 2) 달의 조석마찰로 지구의 자전이 느려지기 전에는 빠른 자전율로 자전축은 좀 더
안정했을 것이다
3) 자전축 기울기가 현저하게 변할지라도 지구 생명에 주요 영향을 끼치지는 않았을 것이다
• 자전축의 변화는 극적으로 온도가 높은 지역과 낮은 지역을 만들겠지만 이런
변화는 생명이 적응하거나 기후가 변화함에 따라 이주할 수 있을 정도로 충분히 느리게 일어날 것
다 른 별 에 서 의 생 명
14• 우주에서 생명이 흔하게 나타나는 것인지에 대해서 아직 알고 있는 것이 없다
• 생명이 흔하다는 아이디어가 선호되고 있다
• 다른 별들 주위에서 생명을 찾는 노력이 경주중
• 대형우주망원경은 외계행성에 대륙과 해양이 존재하는지에 대해 밝혀줄 것
• 중분산 적외선 스펙트럼으로 대기의 다양한 기체의 존재와 함량을 연구
• 외계행성에 생명이 있는지의 여부를 밝혀내 줄 것이다
• 금성,지구및 화성의 중분산 적외선스펙트럼
• 이산화탄소, 오존및 황산의 존재
• 지구만이 광합성의 산물인 산소를 포함
• 외계행성에서 비슷한 스펙트럼관측을
해본다면 생명존재의 가능성을 나타내는 대기성분을 검출할 수 있을 것
