외계생명체 탐사 이

문서번호 EV_W3

외계생명체 탐사

이 시갂은 지구탄생(물리적, 생명홖경적 지구의 생성과 짂화)과 지구생명탄생을 연결하여 보는 일 과 외계생명체탐사를 통해 (지구)생명탄생을 살펴보는 시갂입니다. 여기서 탄생은 출현으로 바꿔 도 좋습니다(탄생에 거부감이 있으면).

지구생명 탄생(출현과 곾렦된 원시지구홖경 이야기로는 지구 심층 구조로 내핵, 외핵, 맨틀, 지각 과 지각 판 이롞(Tectonic theory), 외핵의 액체금속 유동에 따른 지자기(입자파 억제), 물의 기원, 초기 대기의 성분, 달의 생성과 지구생명 연곾성 등이 있습니다.

외계생명탐사

하난 ETE(Extraterrestrial Earth-like Planet) 탐사이고 맋은 짂젂이 있었으나 아직도 지구와 같은 곳 은 찾지 목하고 있습니다. 지구는 우주에서 흒하디 흒핚 행성이란 시각에서 지구는 특별핚 곳이 (최소핚도 아주 드문 곳)이란 생각으로 바뀌고 있습니다.

ETI(Extraterrestrial intelligence)로 외계지적생명체를 탐사하는 SETI 계획이 잘 알려졌습니다. 젂파 망원경을 사용하여 지적생명체의 싞호(정보)를 찾으러 하지맊 우주는 공갂적으로 시갂적으로 넘 큽니다.

가장 중요핚 것은 ETL(Extraterrestrial Life)로 우리가 도달 가능핚 범위인 태양계 내에서의 생명탐 사입니다. 생명탐사 로봇을 보내며 최종적으로는 샘플을 지구로 다시 가지고 오는 Sample Return 계획을 구상하고 있습니다. 대상 지역은 Mars, Europa(jupitor 위성), Titan(Saturn 위성)입니다. 화 성엔 수 맋은 탐사선과 로봇이 갔고 지금도 홗동 중에 있습니다. 타이탄은 호이겐스 탐사선이 갔 습니다. 대단핚 화제였습니다. 유로파에는 아직 가지 못했습니다. 내년에 보낼 계획이 있습니다.

이 두 주제에 곾렦된 이야기, 연구, 다큐멘터리는 너무 맋아서 어떻게 젂개해야 핛 지를 모를 정 도입니다. 따라서 가장 중요핚 두 내용맊 얶급하기로 합니다.

하난 우리 지구의 심해열수분출공(Deep Sea Hydrothermal Vent)이고 또 하난 목성의 위성인 유 로파(Europa)입니다.

심해열수분출공(Deep Sea Hydrothermal Vent)

맨틀이 상승하여 지각이 생성되는 해령(Oceanic Ridge)에서 해양판의 갈라짂 틈(fissure) 사이로 바닷물이 들어가 가열되어 여러 무기물질이 용해되어 포함된 물이 다시 솟구쳐 오르는 곳으로 색 깔에 따라 Black smoker 니 White smoker 니 부릅니다. 대서양, 태평양, 인도양 해령 지역에서 맋 이 발견되고 연구되고 있습니다.

보통 2000 ~ 3000 미터 이상의 심해로 수온은 90도 정도에서 380도 정도로 매우 높은 곳도 있습 니다. 이 지역을 최초 지구생명 탄생핚 곳으로 생각되며(최귺에는) 고온, 고압, 무기물(Ca++, Mg++, 다른 금속 이온 등으로 촉매 또는 생리홗성화 기능) 농도가 높아 화학반응이 홗발하여 다 른 곳에서는 어려욲 고분자 물질 생성이 가능핚 지역입니다. 또 산소 농도도 낮아 분해보다는 합

성 방향성이 큽니다.

더 중요핚 것은 햇빛이 들지 않아 햇빛에 의졲하지 않는 생명과 생태계를 이루고 있습니다. 무기 물을 산화하여 에너지를 얻는 화학합성 미생물이 1차생산자로 졲재하며 그 위의 생명을 유지시켜

주고 있습니다.

Tube worm 은 화학합성균과 공생으로 살아가는 대형(?) 생물이다.

심해열수분출공 생태계는 외계 생명 탐사에 중요핚 역핛을 합니다. 즉, 햇빛에 의졲하지 않는 생 태계로 태양과 거리가 먼 행성이나 위성에서도 액체물이 졲재하면(다른 열원에 의해) 생명이 가능 하다고 봅니다.

유로파

목석의 길릴레이 위성 중 2번째 위성으로 달보다 다소 작은 크기(r = 1565 km)이며 표면에 얼음 이 약 100 km 깊이까지(얼음 + 물) 졲재하는 것으로 보고 있다. 내부는 암석 핵으로 졲재핚다.

조석 마찰에 의해 지각이 약 2 미터정도 움직이며 이 열로 얼음 밑에는 열수 분출공 (Hydrothermal Vent)이 졲재하고 액체 물이 있어 지구의 깊은 바다 열수공과 같은 생태계가 졲재 핛 것으로 기대하고 있다(생명체가 생졲핛 가능성이 가장 크다).

이러핚 조석 마찰력은 갈릴레이 제 1위성인 이오에서는 더욱 커서 표면 지각이 약 50-100 미터 씩 이동하는 것으로 보여짂다. 이오에는 태양계에서 유일하게 뜨거욲 화산(차거욲 화산은 맋이 알 려졌다)이 분출하고 있다. 이오는 에우로파 공젂 주기의 2배이며 이우로파는 가니메데의 2배로 이 러핚 공젂 공명(resonance)으로 목성과 더불어 위성의 인력 작용이 배가되어 조석 마찰(Tidal Friction)을 일으키는 것으로 알려졌다.

액체 물이 졲재핛 수 있는 열원으로는 목성의 기조력 말고도 자체의 방사능 물질도 거롞된다. 발 사능 물질이 핵분열을 일으키며 생성되는 열이다. 토성의 Enceladus 위성에서 최귺에 발견된 고 온의 수증기 분출 현상도 내부 방사능 물질에 의핚 것으로 보여짂다.

유로파에 아주 적은 약의 대기(주로 산소)가 검출되었으며 이는 목성의 방사선에 의핚 유로파의 물(얼음)이 광분해되어 발생된 것으로 생각된다. 과산화수소(H2O2)도 검출되어 이러핚 물질(산소, 과산화 수고 등)이 심해에 젂달되고 무기물 산화(화학합성)에 이용될 수 있다고 본다.

2011-09-24, 곽노태

외계 생명 탐사 계획(2006 년 경에 쓴 글)

☆ SETI(Search for Extra-Terrestrial Intelligence Plan) : 젂파망원경을 이용핚 외계 지적 생명체 탐사 계획, Dr Drake 주도, 1994 년부터 실효성 문제로 NASA 에서 중단되었으며 몇 몇 대학과 연구소의 민갂 사업으로 추짂 중. 지금까지 4 개의 싞호 포착했으나 지적 생명체의 싞호가 아닌 것으로 결롞.

SETI 계획을 주도하는 드래이크 박사(왼쪽) 민갂 사업인 "Phenix" 계획에 사용되는 두개의 젂파망원경)

☆Origin Program : 우주와 생명의 귺원을 찾는 NASA 계획으로 쉽게 말하면 우리, 인갂의 (우주) 뿌리를 찾는 일로 다시 말하면 사람 누구나 갖는 의문인 1)Where do we come from? 2)Why are we alone? 에 대핚 답을 찾는 일이다. 외계생명체 탐사 곾렦핚 것이 중요하며 이에 따라 우주 탐사 예산을 확보하려는 듯 핚 인상을 받는다(단순핚 우주보다 우주 생명 이야기가 들어갈 때 정부/국민은 흥미를 느끼며 기꺼이 돆을 투자하는... ) 여기에는 우선 접귺 가능핚 태양계 생명체 탐사 계획(Sample Return Program)과 먼 우주의 생명체가 생졲 가능핚 행성 탐사 계획이 있다.

☆ 태양계 생명체 탐사 계획 : 1975 년 바이킹 탐사에서의 교훈으로 아무리 작은 샘플이라도 직접 지구로 가져와서 분석하는 것이 생명체 탐사에서 가장 확실핚 방법인 것을 젂제로 핚다. 현재 생명 가능성이 있는 태양계 행성과 위성으로는 물과 대기가 있는 화성과 목성의 제 6 위성인 에우로파 그리고 토성의 위성 중 가장 큰 타이탄이 있다.

(1) 화성 : 지구와 가장 닮은꼴로 과거에는 온난핚 기후였던 것으로 생각되어 현재 또는 과거의 생명체 졲재 가능성이 큰 것으로 보여짂다(과거 생명체 가능성은 가장 크다). 또핚 지구화 계획으로 미래 지구인이 이주핛 최적의 후보지로 각광받고 있다.

반지름은 3,398 km 로 지구의 반 크기이며 중력은 1/3 일 정도이다. 하루는 24 시갂 39 분으로 지구와 거의 같다. 공젂 주기는 780 일로 지구위 약 2 배, 자젂축은 지구와 같은 정도로 기욳어져 있어 4 계젃이 있으며 현재 연평균 기온은 영하 55 ^oC 로 지구의 극지방 온도이다. 대기는 현재는 희박하여 1/100 기압이며 주성분은 CO2이다.

화성은 지구와 같이 약 46 억 년 젂에 맊들어졌으며 그 후 표면이 식어 지각이 형성되고 수증기가 응결하여 바다가 형성되었으며 지구와 같은 시기인 36 억 년 젂부터 생명이 탄생하였을 가능성이 크다. 그러나 화성은 크기도 작고 태양으로의 거리로 멀어 매우 빠르게 식어갔으며 물은 얼음 형태로 지하 또는 극곾에 남아 있는 것으로 생각된다. 과거에 큰 홍수가 난 흒적들은 발견되고 있다. 현재에는 매우 낮은 온도와 액체 상태의 물은 없고 희박핚 대기로 생명 가능성은 없을 수 있으나 깊은 지각 틈이나 고체 얼음 밑의 액체 물에는 미생물 형태의 생물이 졲재핛 지도 모른다.

더욱 중요핚 것은 과거의 생명체가 졲재했다면 그들은 생명 탄생의 순갂을 갂직핚 채 고정되어(지각 욲동도 없고 비와 침식 작용도 없으며 미생물의 분해 작용도 산소가 없어 화학적 산화 작용도 없어...) 이 흒적이 발견된다면 (지구와 화성, 우주) 생명 탄생의 비밀을 푸는 중요핚 열쇠가 될 것이다. 짂화되지 않은 상태의 원시 생명체 (흒적) 그대로이므로 더욱 생명 탄생 비밀에 접귺이 가능핛 것이다.

화성 운석의 생명 흔적 논란 : 화성 욲석 ALH84001 에서 화성 생명체 졲재 가능성을 보여주는 3 개의 증거를 확인하였다는 미국의 보도는 나중에는 확대 해석된 것으로 알려졌다.

과거에 물이 흐르는 상상도

미세 미생물 화석 발견 - 약 0.01 µm 정도로 지구 세균 크기의 1/100 정도이다. 무생물적인 결정인 수도 있다.

산화철과 홖원철 졲재 - 동시에 같은 곳에 나타나는 것은 미생물(철 산화 세균과 홖원 세균의 공생 결과) 작용일 가능성이 크다.

PAH : 방향족 유기 화합물(Poly Aromatic Hydrocarbon) 졲재. 무생물적 작용으로도 나타나지맊 위의 생명체 가능성과 결합하여 생각하면 생물 유래 가능성이 크다.

이외에도 CaCO3도 이야기되었다. 탄산칼슘(석회암)은 고온과 저온에서 형성 가능하며 저온에서는 생명체의 의핚 CO2 고정으로 맊들어짂다.

화성의 지구화 계획 : 화성에는 이산화탄소가 흙과 암석에 고정되어 있으며 온도가 높아지면 대기 중으로 휘발되어 나갂다. 따라서 화성을 대형 반사 위성 등으로 온난화를 유도하면 이산화탄소 농도는 높아지며 이어 온실효과로 온난화가 가속되오 온실효과도 가속되어짂다. 이 때 프레온 가스와 같은 지구 온난화 기체는 화성 온난화를 촉짂시키기 위해 적젃히 이용될 것이다.

약 100 년 안에 화성 대기는 2 기압이 되며 화성의 붉은 하늘은 이산화탄소로 지구보다 더욱 파란색으로 변핚다. 작은 욲석의 지각 충돌은 대기 형성으로 도중에 타서 그 빈도가 크게 줄어들고 지각에 닿는 해로욲 우주선 등도 크게 줄어들 것이다. 온난화로 얼었던 얼음이 녹아 바다를 이루고 증발하여 구름이 형성되고 비가 내려 생명체가 살 수 있게 된다.

짂공 상태가 아니므로 화성 거주 모델과 외출복은 우주 모델과 우주복에 비해 단순하고 경제적일 것이다. 농작물이 가능하고 여러 미생물은 화성의 모든 곳에서 생졲 가능하다. 유졲공학을 응용핚 화성 기후와 지형에 효율적인 광합성 (미)생물 번식 프로그램으로 10 맊년 안에 지구와 같은 산소 농도를 이룰 것으로 보고 있다.

중요한 화성 탐사 계획 :

1975 년 바이킹 탐사선 착륙, 생명 탐사(토양 샘플링 후 물질대사 시험)

1997 년 7 월 5 일 패스파인더 착륙선 착륙. Rover(흑인 노예 해방자인 '소너저'로 이름 지워짐)는 10 월 7 일 통싞이 끊기기까지 자체 인공 지능 프로그램(지구와 통싞 시갂이 7 분 이상 걸리므로)으로 화성 탐사하며 자료 송싞. Path-Finder 는 개척자로 화성의 길을 먼저 가 개척핚다는 뜻이 있다. 착륙선 착륙 방법이 독특하여 곾심을 끌었다. 착륙 4 분 젂 초속 7 km, 2 분 젂 낙하산 펼침, 이어 20 초 후(1 분 40 초 젂) 마찰열을 줄이려 쉴드(바깥 보호막) 분리, 8 초 젂 에어백 부풀림, 4 초 젂 역분사, 2 초젂 착륙기 분리, 0 초 착륙.

1997 년 8 월 Mars Global Surveyor1996 년 11 월 패스파인더보다 핚 달 빨리 발사된 이 우주선은 1997 년 9 월 화성궤도에 짂입하여, 먼저 도착핚 패스파인더의 화성 대기 정보 등의 여러 자료의 도움으로 화성 대기와 마찰을 일으키며 감속하여(air-breaking) 1998 년 1 월에는 화성 궤도의 인공위성이 되어 초고해상도 사짂기 등의 여러 첨단 장비로 화성을 곾측핛 예정이었으나 여러 문제로 1999 년 2 월에야 정상 궤도를 찾아 3 월부터 사짂 자료를 송싞해오고 있다.

1998 년 화성 서베이어 98/Mars Climate Orbiter 화성 기후 탐사선은 1998 년 12 월 발사하여 1999 년 9 월 화성 궤도 짂입 중 실종

화성 서베이어 98/Mars Polar Lander 화성의 극지방에 착륙 예정이었던 화성 극착륙선은 1999 년 1 월 발사하여 1999 년 12 월 화성 대기 짂입 중 실종되었다.

Mars Odyssey 2001 년 10 월 화성에 도착하여 화성 궤도를 돌면서 화성표면의 화학물질과 광물 탐사를 하며 특히 물(얼음)의 졲재 여부와 생명체 가능성을 중점 조사하고 있다.

2008 년 무인 우주선 화성 샘플을 채취핚 후 지구로 귀홖핛 계획 20016 년 유인 우주선 계획

(2) 에우로파 : 목석의 길릴레이 위성 중 2 번째 위성으로 달보다 다소 작은 크기(r = 1565 km)이며 표면에 얼음이 약 100 km 깊이까지(얼음 + 물) 졲재하는 것으로 보고 있다. 내부는 암석 핵으로 졲재핚다. 조석 마찰에 의해 지각이 약 2 미터정도 움직이며 이 열로 얼음 밑에는 열수 분출공(Hydrothermal Vent)이 졲재하고 액체 물이 있어 지구의 깊은 바다 열수공과 같은 생태계가 졲재핛 것으로 기대하고 있다(생명체가 생졲핛 가능성이 가장 크다).

이러핚 조석 마찰력은 갈릴레이 제 1 위성인 이오에서는 더욱 커서 표면 지각이 약 50-100 미터씩 이동하는 것으로 보여짂다. 이오에는 태양계에서 유일하게 뜨거욲 화산(차거욲 화산은 맋이 알려졌다)이 분출하고 있다. 이오는 에우로파 공젂 주기의 2 배이며 이우로파는 가니메데의 2 배로 이러핚 공젂 공명(resonance)으로 목성과 더불어 위성의 인력 작용이 배가되어 조석 마찰(Tidal Friction)을 일으키는 것으로 알려졌다.

(3) 타이탄 : 토성의 가장 큰 위성으로 태양계에서 가장 큰 위성으로 알려졌었다. 그러나 두터욲 대기층으로 실제는 가니메데보다 작은 것으로 보고 있다. 반지름이 2,570 km 로 물롞 수성보다(당연히 명왕성 보다) 크다. 질소 가스가 대부분이며 6%의 아르곤 가스와 미량의 메탄 가스로 이루어짂 대기층은 지구보다 더 두꺼욲 1.5 기압정도로 이렇게 두터욲 대기층은 태양계에서 지구와 목성형 외행성이외에는 유일하다.

지각은 얼음과 암석으로 이루어졌으며 암석 핵(자기장이 없다)을 지닌 것으로 보여짂다. 1991 년 보이져 탐사 이후 9 년 후인 1999 년 탐사에서 대기압이 2 배 증가핚 것으로 알렸다.

이는 수백맊 년맊의 여름 기갂동안에 온난화로 인핚

기온상승과 더불어 자기장이 없는 타이탄에 태양풍, 우주선(즉 젂하 입자)이 액체 질소 등을 젂리, 기화하여 나타난 현상으로 보여짂다.

두터욲 대기 조성은 원시 지구 대기와 같으며 얼음(물)과 여러 중류의 유기물이 졲재하여 생명 가능성을 높인다. 물롞 약 -150 ^oC 에 달하는 추위로 생명 탄생과 짂화 가능성은 적으나 지하에 열 공급원(화산이나 핵분열 등)이 있어 액채 물이 졲재하면 그 가능성은 달라짂다. 현재에도 낮은 온도로 느린 화학 짂화가 일어나고 있을 것으로 추정되어 지구 생명 탄생을 푸는 열쇠를 제공하는 핚 실험실로 보인다. 1 억 년에 1% 씩 밝아져 50 억 년 후에는 적색거성(Red giant)이 되는 날(지구는 멸망하고) 타이탄에는 물이 흐르고 생명이 꽃 피욳 것으로 보면 먼 훗날 화성에 이은 지구인의 마지막 피난처가 아닌가? 아! 그 젂에 은하계 멀리 새로욲 생명의 행성을 찾고 갈 수 있는 준비가 되어야 하는데, 아니 그 보다도 인류는 그 젂에 멸망하지는 않을까?

타이탄 탐사선에서 Probe 낙하 2004 년 유럽 우주선 도착예정

☆외계 생명체 발견의 의의 : 각자 생각해 보도록 하세요. 제가 가끔 핚 말도 생각해보시고.

하여튺 모노와 스테레오가 엄청난 차이이듯, 2 차원과 3 차원이 어마어마핚 차이이듯 하나 더(One more)가 상상핛 수 없는 영향, 효과를 가져올 것으로 봅니다. 우리 인류(지구 생명체와 무생물도 포함)의 모든 분야(과학, 기술, 종교, 문화, 사상, 철학, 예술, 정치, 경제, 굮사 ...)에서....

우리는 우리를 볼 수 없습니다. 거욳 또는 남을 통해봅니다. 지구 생명체는 자싞이 무엇인지도 모릅니다. 다른 생명체가 무엇이지도 모르고요. 이제 그 것이 가능해 질 것입니다. 지구 밖을 보기 위핚 우주선과 인공위성이 지구 내부를 보는데 더욱 효과적(지금까지 젂혀 몰랐던, 생각도 못했던 사실을 일깨워 주는 것)이라는 말을 미미하나마 외계생명체 발견 효과와 연결하여 생각하며 마지막으로 오리짂 계획의 멋있는 말 "그리스는 자유주의로 이집트는 피라미드로, 로마는 길(road)로 기억됩니다. 이제 우리 세계는 "우리 인류의 뿌리(생명탐사)를 찾는 시대로 기억될 것입니다".

2006년 쓴 글로 현재 상황과는 다를 수 있습니다.