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우주 이야기 1532 - 외계 행성의 바다를 찾아낼 HWO



 (This artist's illustration shows an exoplanet with ample surface water. If exoplanet scientists could directly detect surface water on distant planets it would be a game-changer and would take some of the guess work out of the effort to find habitable worlds. Credit: NASA)

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과학자들은 6000개 이상의 외계 행성을 찾아냈지만, 대부분의 경우 직접 망원경으로 관측하는 대신 간잡적인 방법으로 증명해 왔습니다. 하지만 지구 정도 크기의 행성에서 생명체의 직접적인 증거를 찾기 위해서는 외계 행성의 표면을 직접 관측할 수 있는 방법이 필요합니다.

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나사의 과학자들은 최근 대규모 예산 삭감에도 불구하고 허블, 제임스 웹, 로만 우주 망원경 이후의 차세대 우주 망원경을 계획하고 있습니다. Habitable Worlds Observatory (HWO)는 2041년 발사를 목표로 하고 있는 차세대 우주 망원경으로 6-8m 지름의 망원경에 별빛을 가릴 수 있는 코로나그래프 혹은 스타쉐이드 (starshade)를 장착해 주변의 행성을 직접 포착하는 것이 목표입니다.

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(NASA’s Habitable Worlds Observatory Will Search for Life)

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캐나다 맥길 대학의 니콜라스 코원 (Nicolas Cowan from the Department of Physics at McGill University in Montreal, Canada)은 HWO를 이용해 어떻게 바다가 있는 지구형 행성을 퍼착할 수 있을지 연구했습니다.

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연구팀에 따르면 표면이 대부분 바다로 되어 있는 행성은 빛이 거울처럼 고르게 반사되기 때문에 고해상도 이미지를 얻지 못해도 빛의 파장을 분석하면 울퉁불퉁한 표면에 반사된 것인지 아니면 액체 상태의 바다에 반사된 것인지를 알 수 있습니다.

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하지만 여기에도 몇 가지 생각해야 하는 변수가 있습니다. 가장 큰 문제는 구름입니다. 구름의 양과 분포는 시시각각 변하기 때문에 일관된 관측 결과를 얻을 수 없습니다. 여기에 지구처럼 상당한 양의 육지가 있으면서 공전하는 경우 생각해야하는 변수는 더 늘어납니다. 그러나 어떻게든 예산을 확보해 발사가 가능해진다면 극복할 수 있는 문제일 것입니다.

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HWO 전에 유럽의 ELT가 완성되면 지상에서도 생명체 존재 가능한 외계 행성에 대한 더 많은 정보를 구할 수 있을 것입니다. 또 HWO 외에 다른 우주 망원경 간섭계인 Large Interferometer For Exoplanets (LIFE)도 제안되고 있습니다.

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결코 쉬운 일은 아니겠지만, 결국 인류가 언젠가 외계행성의 바다를 직접 관측하고 생명체의 증거를 찾아내는 날이 올 것으로 믿습니다.

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참고

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https://en.wikipedia.org/wiki/Habitable_Worlds_Observatory

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https://phys.org/news/2025-07-ocean-exoplanet-huge-habitable-worlds.html

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Nicolas B. Cowan et al, Detecting Surface Liquid Water on Exoplanets, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.03071

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