기본 콘텐츠로 건너뛰기

우주 이야기 504 - 상당수 외계 생명체는 초기에 사라졌다?



(Artist’s rendition of one of the billions of rocky exoplanets in our galaxy. Did life once exist on its surface? Credit: NASA/JPL-Caltech )​
​
​
 지난 수십 년간 과학자들은 수천 개의 외계 행성을 찾아냈습니다. 비록 관측 기술의 한계로 인해 주로 발견한 행성은 매우 큰 목성형 행성이 상당수였지만, 지구 같은 행성이 결코 드물지 않다는 증거는 충분합니다. 은하계에 있는 별의 숫자를 생각하면 지구형 행성은 수천 억개에 이를 수도 있습니다. 이들 가운데 액체 상태의 물이 있을만한 궤도를 도는 것도 제법 됩니다.
​
​
 여기까지는 누구나 쉽게 동의할 수 있는 내용이지만, 과연 이 지구형 행성 가운데 생명체가 존재하는 행성은 얼마나 되는지에 대해서는 갑론을박이 이어지고 있습니다. 현재로써는 직접 가서 확인하기도 어렵고 관측을 통해 추정하기도 어렵기 때문에 여러 이론적인 추론이 가능하기 때문입니다.
​

 최근 저널 astrobiology에는 상당수의 외계 생명체가 초기 단계에서 사라졌을 가능성을 제시하는 이론이 발표되었습니다. 연구팀은 가이아 병목 현상(Gaian Bottleneck)이라는 개념을 주장했습니다.
​
​
 널리 알려져있다시피 초기 태양은 지금보다 최대 30%는 어두웠습니다. 지구의 대기 구성이 지금과 동일했다면 초기 지구는 너무 추워 생명체가 존재하기 힘들었을 것입니다. 과학자들은 당시 지구 대기의 온실효과가 지금보다 훨씬 강해서 생명체가 존재할 수 있었다고 믿고 있습니다.
​
​
 하지만 이렇게 탄생한 지구 생명체라도 지나친 광합성으로 대기 중 이산화탄소 농도를 떨어뜨리면 행성이 너무 차가워지게 됩니다. 이 경우 음의 피드백 (negative feedback)으로 다시 광합성 수준이 감소하면서 이산화탄소 농도가 증가되고 반대로 많이 따뜻해지면 광합성이 더 많이되는 피드백이 발생해 이산화탄소 농도가 떨어지게 됩니다.
​

 아마도 이런 기전이 지난 30억년간 태양이 더 뜨거워졌음에도 불구하고 지구의 온도가 생명체가 살기에 적당한 수준으로 유지된 비결일 것입니다. 다만 과학자들은 중간 중간 지구 전체가 얼음으로 덮히는 눈덩이 지구 시기가 있었다는 것을 알고 있습니다. 이런 조절 기능도 완벽하지는 않았던 것이죠.
​
​
 아무튼 이런 피드백 조절이 가능한 상태의 생태계를 구성했다면 박테리아만으로 구성된 생태계라 하더라도 생명체가 장기간 생존할 수 있는 기반은 마련된 것입니다. 하지만 그 전에 대기 중 이산화탄소 농도가 다른 요인에 의해 너무 적어지거나 많이지는 경우, 그리고 대기가 너무 희박해지는 경우에는 결국 이런 자체 조절 능력이 생기기전에 행성이 금성처럼 뜨거워지는 경우나 화성처럼 추워지는 경우에 직면하게 됩니다.
​
​

(We postulate a habitable zone (yellow) that is unstable and lasts only from ~0.5 to ~1 billion years after the planet forms. Then, in the next ~0.5 billion years, surface temperatures drift or run away from habitability. Credit: Chopra & Lineweaver (2016), Author provided )​
​

 이 이론에 따르면 상당수 외계 행성에서 생명체가 발생하지만, 그 중에서 장기간 생명체가 존재해 고등 생물로 진화하는 경우는 그렇게 흔하지 않을 가능성이 있습니다. 너무 뜨겁거나 차가워진 행성에는 이런 극한 환경에서 살아남는 일부 단순한 박테리아 정도만 생존이 가능하거나 아예 생명체 자체가 사라졌을 가능성이 높습니다.
​
​
 이는 지구형 행성은 흔해도 지구 같은 생태계를 갖춘 행성은 드물 수 있다는 추론을 가능하게 하지만, 이 역시 이론적인 추정에 불과하다는 점을 고려해야 할 것입니다.
​
​
 아직은 여러 가지 이론만 무성한 상황인데, 가이아 병목 현상이라는 개념 자체는 제법 그럴 듯 한 것 같습니다. 지구가 가진 여러 가지 요건은 물론이고 이렇게 기후를 유지할 수 있는 기반 생태계 자체가 갖춰지므로써 현재와 같은 복잡한 생태계가 들어섰다고 이해할 수 있는 것이죠.


 생명체는 결코 단독으로 존재하는 것이 아니라 생태계 안에서 존재하기 마련입니다. 따라서 우리가 찾아야 하는 것은 외계 생명체만이 아니라 외계 행성의 생태계 자체인 것입니다.
​
​
 참고 ​ ​





라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율
댓글 4개
자세한 내용 보기

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만 신생대에 박쥐가 등장하면서 플로팔랑곱
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

9000년 전 소녀의 모습을 복원하다.

( The final reconstruction. Credit: Oscar Nilsson )  그리스 아테나 대학과 스웨덴 연구자들이 1993년 발견된 선사 시대 소녀의 모습을 마치 살아있는 것처럼 복원하는데 성공했습니다. 이 유골은 그리스의 테살리아 지역의 테오페트라 동굴 ( Theopetra Cave )에서 발견된 것으로 연대는 9000년 전으로 추정됩니다. 유골의 주인공은 15-18세 사이의 소녀로 정확한 사인은 알 수 없으나 괴혈병, 빈혈, 관절 질환을 앓고 있었던 것으로 확인되었습니다.   이 소녀가 살았던 시기는 유럽 지역에서 수렵 채집인이 초기 농경으로 이전하는 시기였습니다. 다른 시기와 마찬가지로 이 시기의 사람들도 젊은 시절에 다양한 질환에 시달렸을 것이며 평균 수명 역시 매우 짧았을 것입니다. 비록 젊은 나이에 죽기는 했지만, 당시에는 이런 경우가 드물지 않았을 것이라는 이야기죠.   아무튼 문명의 새벽에 해당하는 시점에 살았기 때문에 이 소녀는 Dawn (그리스어로는  Avgi)라고 이름지어졌다고 합니다. 연구팀은 유골에 대한 상세한 스캔과 3D 프린팅 기술을 적용해서 살아있을 당시의 모습을 매우 현실적으로 복원했습니다. 그리고 그 결과 나타난 모습은.... 당시의 거친 환경을 보여주는 듯 합니다. 긴 턱은 당시를 살았던 사람이 대부분 그랬듯이 질긴 먹이를 오래 씹기 위한 것으로 보입니다.   강하고 억센 10대 소녀(?)의 모습은 당시 살아남기 위해서는 강해야 했다는 점을 말해주는 듯 합니다. 이렇게 억세보이는 주인공이라도 당시에는 전염병이나 혹은 기아에서 자유롭지는 못했기 때문에 결국 평균 수명은 길지 못했겠죠. 외모 만으로 평가해서는 안되겠지만, 당시의 거친 시대상을 보여주는 듯 해 흥미롭습니다.   참고  https://phys.org/news/2018-01-teenage-girl-years-reconstructed.html
댓글 쓰기
자세한 내용 보기