[생태의 창] 기적의 행성 지구, Habitable Zone에 대하여
[생태의 창] 기적의 행성 지구, Habitable Zone에 대하여
  • 권오병 집필위원
  • 승인 2011.04.13
  • 호수 150
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

태양·달과 절묘한 거리 유지…유일한 ‘생명체 거주가능영역’
‘1조분의 1’ 확률 맞아야 HZ조건 가능…하나만 달라도 불가
우주의 수많은 별들 중에서 생명이 존재하는 별이 몇 개나 될까?
이 질문은 행성천문학과 우주생물학 분야의 과학자들뿐만 아니라 소설가나 영화제작자 등 우리 일반인들에게도 큰 관심거리였다. 그래서 외계인과 비행접시에 관한 소설, 영화, 인터넷 사이트 등은 요즘도 넘쳐나고 있다. 그러나 현대 과학계에서 아직까지 지구 이외에 생명체의 존재가 확인된 별은 없다.

천문학에서 ‘생명체 거주가능영역(生命體 居住可能 領域, habitable zone, HZ)’은 지구상의 생명체들이 살아가기에 적합한 우주공간의 범위를 뜻한다.
태양계 내에서도 HZ의 영역은 아주 좁은 띠 형태의 영역이며 지구는 다행스럽게도 지난 40억년동안 HZ 영역 안에서 공전궤도를 벗어난 적이 없다.

태양이라는 항성의 질량과 지구의 질량이 형평을 이루면서 약 1억 5천만 km의 거리를 유지하며 항상성을 유지하며 공전하고 있다. 이 거리는 더할 나위 없이 기적적으로 잘 세팅 되어 있기 때문에 생명이 존재할 수 있다.

우리 지구보다 조금 앞에 있는 금성은 너무 뜨거워서 표면온도가 400°C정도로서 빨갛게 달구어진 당구공을 연상케 한다. 지구 바로 뒤에 있는 화성은 태양에너지가 조금 덜미치고, 대기가 희박하여 -100°C 이하로 내려가서 어떠한 생명체도 살 수가 없다.

생명이 존재하기 위해서는 물(H2O)이 액체 상태로 존재하는 것이 필수조건인데 천만 다행으로 지구의 평균 온도는 13°C 내외를 유지하고 있다. 이는 태양이 방출하는 에너지와 이를 흡수하여 적절히 붙잡아둘 수 있는 온실효과 때문에 가능한 것이다. 이때 지구표면을 얇게 덮고 있는 대기권의 역할이 매우 중요하다. 즉 대기의 구성비율이 질소(N2)가 78%에 산소(O2)가 21%, 그리고 이산화탄소(CO2) 등의 미량원소들로 이루어져 있는데 이는 생명체가 대사를 하며 번식 진화할 수 있는 절묘한 평형상태인 것이다.

태양계의 어떤 행성도 지구와 같은 대기구성이나 온도를 가질 수 없다. 또한 지구와 달의 관계도 기적과 같은 평형을 이루어 지구 공전 궤도의 안정에 기여하고 있으며, 자전축을 23.4°정도 기울게 하여 지구에 4계절을 순환하게 하며 바다의 조석간만을 만들어 해안가에 생명의 보고인 갯벌을 만들어 줌으로써 원시 지구의 생명 진화를 도왔다.

놀랍게도 현재 지구의 평균온도와 대기구성 비율과 바닷물의 염분도 등 생명가능의 필수요건을 이루게 된 기적은 수십만 가지의 우연과 필연이 겹쳐진데다가 지구에 출현하여 현재까지 살고 있는 수많은 생명체들의 절묘한 조절기능도 중요한 몫을 하고 있다.

식물이 생산 배출한 산소를 동물이 호흡하고 동물이 배출한 이산화탄소를 식물이 광합성을 하는데 사용하며 적절한 형평을 이루며, 기초 생산자인 녹색식물이 있어서 지구상의 모든 생명체들은 먹이 사슬의 고리를 형성하며 기적적인 평형 상태를 이루는 것이다. 만약 대기 중에 어떤 이유로 인해 산소의 농도가 1%만 올라가 22%가 된다면 전 지구는 삽시간에 화재로 인하여 아마존의 밀림까지도 잿더미로 변할 것이다.

생명가능영역은 그리 넓지 않아서 조금만 공전궤도가 이탈되어도 절멸할 수 있다. 실제로 태양과 지구의 거리는 일정하게 고정되어 있는 것은 아니다. 공전궤도가 조금씩 멀어지고 있으며, 지구와 달의 거리도 조금씩 멀어지고 있다. 즉 이태백이 보았던 달이 지금 우리가 보는 달보다 실제로 조금 커보였을 것이 분명하며, 구석기 시대의 네안데르탈인들이 보았던 태양이 우리가 지금 보고 있는 태양보다 컸다는 사실이다. 태양이 방출하는 에너지의 양도 태양계 생성 초기보다 약 30%정도 늘어났고 앞으로도 꾸준히 증가할 것이다.

행성이 어떻게 태어나서 죽어 가는지를 연구하는 학문을 우주생물학(as trobiology)이라고 한다. 이에 따르면 45억 년 전쯤에 태양계의 행성으로 탄생한 지구도 수명이 있어 향후 5억년에서 8억년 후에는 지구가 서서히 온도가 올라가 모든 생물들이 사멸할 것이고 다시 50억 년쯤 후에는 태양이 적색거성으로 변하여 태양계의 모든 행성을 삼켜버리고 끝내 대폭발을 거쳐 한줌의 불랙홀로 빨려 들어갈 것이다.

무한 광대한 우주에서 생명이 존재할 수 있는 행성의 확률을 굳이 계산해 본 우주생물학자들의 ‘희귀한 지구’ 가설에 의하면 약 100억분의 1에서 1조분의 1의 확률이 지구와 같은 조건이 될 수 있는 확률이라 한다. 게다가 기적적인 확률의 Habitable Zone인 지구에서조차 지구 일생 100억년중 10억년동안만 생명(다세포 동식물)이 존재할 수 있는 기간이라고 한다.

우리는 이 순간 이 곳에 현존하고 있는 것 자체가 우주의 기적(miracle)이라는 사실을 명심하고 매순간을 감사하며 행복하게 살아야 할 것이다.

권오병(아썸 대표·생태학박사)
권오병 집필위원
권오병 집필위원 peterkwo@naver.com

댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.