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외계생명체가 존재하기 위해서 꼭 필요한 건?

■ 이태형 / 한국우주환경과학연구소장

[앵커]
미 항공우주국 나사가 지난주 토성의 위성 엔셀라두스에 대해 중대 발표를 했었죠. 이곳에 외계 생명체가 존재할 가능성이 높다는 내용이었는데요.

생명체가 존재하려면 어떤 조건을 만족해야 하는 걸까요?

오늘 '사이언스 매거진'에서는 이태형 한국우주과학연구소장님을 모시고 함께 이야기 나눠보겠습니다. 안녕하세요?

앞서 말씀드린 대로 이번에 토성 위성에 생명체 존재 가능성이 있다는 중대 발표 나사가 했었죠?

[인터뷰]
이제 생명체 존재 가능성이 있다는 건 액체상태의 물이 있을 것이다, 그리고 거기서 뭔가 생명체가 생존 가능한 물질을 발견했다는 얘기거든요.

이번 같은 경우는 '카시니'라는 탐사선이 '엔셀라두스'라는 위성에서 물기둥이 솟구치는 걸 발견했어요.

그 물기둥의 성분을 분석해보니까 거기에 수소도 있고, 이산화탄소도 있고 이런 성분들이 있더라, 이런 걸 봐서는 엔셀라두스 표면은 영하 200도 가까이 되는 추운 곳인데, 그 지하에 녹아있는 액체상태의 바다가 있을 것이고, 그 바다에서 물들이 솟구쳐 올라오는데 거기에 수소 같은 성분이 있는 것으로 봐서는 생명체가 존재할 가능성이 있다는 얘기죠.

[앵커]
그렇다는 이야기인 것이지 생명체가 일반적으로 생각하는 ET나 에일리언, 이런 존재가 있다는 건 아니죠?

[인터뷰]
그러니까 가장 원시 상태의 미세하더라도 생명체가 있다는 것이 중요한 것이지 지능 있는 것이 아닙니다.

[앵커]
물기둥에서 수소가 발견됐다, 사실 이게 일반 대중이 느끼기에는 이런 발견이 어떤 의미가 있는지 잘 모르거든요.

[인터뷰]
우주의 가장 흔한 물질이 수소거든요. 물기둥에 수소가 있다는 건 뭐냐면 물속 어딘가에서 수소가 녹아 나온다는 거거든요.

그래서 그걸 수열작용이라고 해서 바닷속 어딘가에 녹아있는 곳에 뜨거운 물이 있다는 거예요. 뜨거운 물에 의해서 광물에서 물질이 녹아 나오고, 이런 것들이 반응하면서 거기에 수소가 나오는 거거든요.

이 수소와 더불어 이산화탄소도 발견됐는데, 이산화탄소와 수소가 결합하면 메탄을 만들어요.

이때 열이 나오거든요. 이 에너지를 가지고 우리 지구에서도 심해조 같은 곳에서 메탄 균들이 살아가거든요.

심해조 같은 경우에는 햇빛이 안 들기 때문에 에너지를 받을 곳이 없잖아요.

그런 곳에서 이렇게 수소와 이산화탄소가 합쳐지는 메탄을 만드는 과정에서 나오는 에너지를 가지고 사는 균들도 있거든요.

그래서 뭔가 에너지원이 있고 거기에 액체상태의 물이 있으니까 원시 상태의 생명체가 있지 않겠는가, 그러니까 중요한 것은 생명체가 있다 없다는 것이거든요.

지구에만 생명체가 사는 것으로 발견됐는데, 지구 어딘가에 다른 생명체가 있다고 한다면 진화과정을 거쳐서 조금 더 고등 생명체가 나올 가능성이 있습니다.

[앵커]
그런데 앞서도 언급해주셨지만, 토성의 위성이면 온도가 무척 낮을 텐데요, 어떻게 액체 상태의 바다가 존재할 수 있나요?

[인터뷰]
결국은 토성이 원인이거든요. 우리가 토성의 중력 때문인데, '기조력'이라는 것입니다.

[앵커]
기조력이요?

[인터뷰]
쉽게 말씀드리면 토성이 위성을 잡아당기는데, 토성의 가까운 쪽과 먼 쪽이 힘이 다르겠죠. 가까운 쪽은 조금 세게 당기겠죠? 먼 쪽은 힘이 약하단 말이에요. 양쪽을 당기는 힘이 약해지니까 그것이 균열이 생기는 거예요.

그래서 위성이 토성의 가까이에 있는데 서로 잡아당기는 힘이 달라지기 때문에 균열이 생기면서 거기의 마찰이 생기면서 마찰열이 발생하고, 그다음에 지표에서 40km 정도 얼음이 얼어있는데 균열이 생기니까 틈이 생기면서 속에 녹아있는 바닷물이 솟구치는 거거든요.

기조력이라고 하는 차등 중력이라고 하는데, 토성의 중력이 가까운 곳과 먼 곳이 차이가 나기 때문에 거기에서 마찰이 생기면서 이런 열이 발생하고 물이 생길 수 있다는 겁니다.

[앵커]
상당히 태양에서 멀리 떨어졌기 때문에 온도가 낮긴 하지만 이런 과정을 통해서 얼마든지 액체 상태의 바다가 존재할 수 있다...

[인터뷰]
그렇죠. 표면은 얼었지만, 바닷속, 물속에서는 서로 마찰이 생기면서 마찰열 때문에 (그런 것입니다.)

[앵커]
엔셀라두스 이외에 바다가 존재할 것 같은 위성들이 더 있다면서요?

[인터뷰]
기본적으로 토성 같은 경우에도 미마스라는 것도 있고, 타이탄이라고 하는 토성 위성에도 바다가 있다고 알려져 있고, 가장 많이 알려진 것은 목성의 위성들입니다.

가니메데, 칼리스토, 유로파, 특히 유로파 같은 경우에는 지름이 달과 비슷한 3,000km가 넘는데 거기에는 굉장히 많은 가능성이 있다고 말하고 있거든요.

바다의 깊이가 여기는 200km가 넘어요.
이미 200km 이상 솟구치는 물기둥이 몇 번 발견됐고, 그래서 가장 가능성이 높은 게 유로파, 그다음에는 엔셀라두스라고 이야기하고 있습니다.

[앵커]
토성의 위성 타이탄 표면에는 액체 상태의 바다가 있다고 해주셨는데, 지구의 바다와 어떻게 다른가요?

[인터뷰]
엔셀라두스라든가 유로파 같은 경우는 깊이 몇십 km 밑에 있는 바다거든요.

그런데 타이탄 같은 경우는 표면에 바다가 있는 거예요. 중요한 것은 물이 아니라는 얘기죠. 그러니까 물이 아니고 메탄이나 에탄 같은 탄화수소의 바다에요.

타이탄 같은 경우에는 지구처럼 질소에 대기가 있습니다. 그래서 지구에서는 안 보여요. 대기에 감춰져 있기 때문에요.
그런데 카시니가 가서 2003년에 갔거든요. 호라이즌스가 같이 갔는데 탐사선이 갔어요.

탐사선이 내려가서 연구해보고 실제 바다까지 봤는데, 바다가 있는데 녹아있는 그것이 바로 물이 아니라 에탄이나 메탄, 영하 70도가 넘는 그 추운 곳에서 액체상태로 있는 것이 물이 아니라 에탄이나 메탄 같은 탄화수소의 바다였습니다.

[앵커]
엔셀라두스나 유로파 같은 경우에는 생명체가 살 수 있을 만한 조건, 즉 바다 같은 것들이 존재할 가능성이 높다고 이야기하고 있는데, 구체적으로 어느 정도 확인이 가능할까요?

[인터뷰]
실제로 가능성이 있다는 거지 가봐야 알죠. 그래서 결국 나사에서 유로파와 엔셀라두스에 가서 탐사하겠다고 (얘기했고) 이미 유로파 같은 경우에는 2020년에 탐사선을 보내겠다, 원래는 착륙선까지 내려서 구멍까지 파서 연구하려고 했는데 트럼프 행정부에서 '그 예산을 깎자, 지나가면서나 봐라.'라고 이야기했기 때문에 착륙하는 것이 취소됐는데, 미국에서 다시 복귀시킬지 모르겠습니다.

그리고 엔셀라두스 같은 경우에도 미국 나사와 유럽 독일에서도 탐사선을 보내겠다고 했고 두 군데 2020년대에는 탐사서니 직접 갈 것 같습니다.

가서 착륙하지 않더라도 물기둥이 솟구치기 때문에 정확히 얘기하면 물기둥이 아니라 수증기 기둥인데요.

그 기둥을 가지고 정확히 성분을 분석하면 어떤 생명체가 있다면 생명체에서 나오는 물질을 확인할 수 있기 때문에 2020년대에는 작은 미생물이라도 있다, 없다는 얘기가 나오지 않을까 생각합니다.

[앵커]
그런데요, 늘 액체 상태의 물이 있는 곳에만 외계 생명체가 있을 것이다, 이런 예상이 나오더라고요.

그렇다면, 꼭 액체상태의 물이어야 하는 이유가 있나요?

[인터뷰]
기본적으로 액체상태의 물이라고 하는 것 자체는 적당한 온도와 적당한 대기가 있다는 뜻이에요.

물이 액체상태로 존재하려면 보통 1기압에서는 0도부터 100도 사이잖아요.

그런데 대기가 없으면 바로 녹자마자 기체가 되어 버립니다. 그래서 액체상태의 물이 있다는 것은 적당한 온도와 적당한 대기가 있다는 것이고, 그런 곳을 가리켜서 생명거주 가능 공간, ' Habitable Zone'이라고 천문학에서 이야기하는데 왜 하필 물이어야 하는가, 사람은 물이 필요하지만 다른 생명체는 물이 아니어도 되지 않느냐는 생각을 하거든요.

그런데 기본적으로 뭐냐면 이 생명체가 존재하려면 물질에서 에너지를 얻어야 할 것 아니에요.

그럼 물질이 녹아서 움직여야 하는데 우주에서 존재하는 것에서 물질을 녹일 수 있는 가장 흔한 것이 물이거든요.

수소와 산소로 이루어진 어디나 있는, 그런데 암모니아 같은 것도 녹일 수는 있지만, 암모니아는 흔하지 않아요, 드물고 아까도 말씀드렸던 메탄이나 에탄 같은 것도 역시 녹일 수 있는데, 이런 것들은 너무 낮은 온도에서 존재한다는 거죠.

영하 170, 180도에서 녹아있는 물질이 거의 없으니까, 그래서 적당한 온도에서 물질을 녹여서 에너지를 얻을 수 있는 그런 용매는 거의 물이다, 그래서 액체상태의 물을 찾고 있는 것입니다.

[앵커]
즉 물이 있다는 것 자체가 적당한 온도, 적당한 대기가 존재한다는 증거이기 때문에 이런 것들을 찾는다고 말씀해주셨는데, 굉장히 흥미진진해서 더 많은 이야기를 나눠보고 싶은데 다음 기회로 넘기도록 하겠습니다.

지금까지 한국우주환경과학연구소 이태형 소장이었습니다. 오늘 말씀 감사합니다.
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