[비즈한국] 가끔 해가 저물고 노을이 진 서쪽 하늘을 바라보면 지평선 근처에 낮게 떠 있는 아주 밝은 별을 볼 수 있다. 그 모습이 너무 또렷하고 밝아서 UFO라고 착각하는 경우도 많다. 사실은 별도 UFO도 아니다. 지구의 하늘에서 가장 밝게 보이는 천체 중 하나인 태양계 두 번째 행성 금성이다. 금성은 오래전부터 그 아름다운 모습 덕분에 미의 여신 비너스(Venus)의 이름으로 불렸다.
하지만 탐사선들이 직접 날아가서 확인한 금성의 민낯은 미의 여신과는 거리가 멀었다. 생명체는 도저히 살 수 없는 ‘불지옥’에 가까운 끔찍한 모습이었다. 그래서 오래전부터 생명체가 존재할 것이라 기대를 받으며 많은 탐사가 진행된 화성과 달리, 금성은 일찍이 생명체는 기대하기 어렵다고 치부되었다.
그런데 최근 놀랍게도 바로 이 불지옥 금성에서 우리가 알지 못했던 생명체가 존재했을지 모른다는 새로운 가능성이 발견되었다. 정말 금성에는 생명체가 존재하고 있을까? 만약 존재한다면 금성의 생태계는 대체 어떤 모습을 하고 있을까?
최근 새롭게 제기된 금성 외계 생명체의 가능성. 과연 금성에는 생명체가 존재할까? 놀라운 금성의 반전 매력을 알아보자.
#금성, 이산화탄소로 채워진 바다의 행성
밤하늘에서 금성이 유독 아름답고 밝게 빛나는 이유는 금성을 덮고 있는 두꺼운 이산화탄소 대기 덕분이다. 구름이 너무 두꺼워서 바깥에서는 금성의 지표면을 볼 수 없을 정도다. 두꺼운 대기권에 짓눌려 있는 금성의 지표면은 그 기압이 90기압에 달한다. 이는 지구에서 수심 900미터 깊이의 바다로 들어갔을 때 느끼는 수압에 맞먹는 수준이다. 어지간한 잠수정도 금성의 기압을 버티기는 어려울 것이다.
금성의 대기 밀도는 아주 높다. 그래서 사실 금성의 지표면은 단순히 하늘 아래 땅이라기보다는 높은 밀도의 이산화탄소로 채워진 바다 밑바닥이라고 봐도 될 정도다. 만약 금성 하늘 높은 곳에서 물건을 떨어뜨리면 지구에서처럼 곧바로 빠르게 자유낙하 하지 않는다. 마치 바닷속에 떨어뜨린 물건이 천천히 가라앉는 것처럼 금성의 고밀도 대기에서 받는 부력으로 인해 천천히 땅으로 떨어진다.
금성의 두꺼운 대기 대부분은 이산화탄소로 이루어져 있다. 이산화탄소는 지구에서도 지구의 기온을 끌어올리는 온난화의 주 원인으로 이야기되는 대표적인 온실가스 중 하나다. 금성은 이 온실가스로 가득 채워진 하늘로 덮여 있다. 게다가 금성은 지구보다 태양과 거리도 더 가깝다. 가까운 태양에서 받는 그 많은 열 에너지가 금성의 대기에 갇혀 우주 공간으로 방출되지 못한 채 계속 금성의 온도를 끌어 올린다. 현재 금성의 표면 온도는 약 460도에 육박한다. 이런 엄청난 기압과 기온이라면, 만약 금성 표면에 발을 디디는 순간 아주 잘 구워진 납작한 쥐포가 되어 버릴 것이다.
#탐사 로봇도 가기 싫어하는 불지옥
재미있게도 금성은 과거 소련이 아주 많은 애정을 가진 행성이다. 소련은 베네라 프로젝트를 통해서 1960년대 후반부터 80년대까지 많은 탐사 로봇을 금성으로 보냈다. 1967년 여러 번의 시도 끝에 처음으로 금성의 대기권에 진입하는 데 성공한 베네라 4호를 시작으로, 1970년에는 베네라 7호가 처음으로 (자세가 기울어지기는 했지만) 금성 표면에 안착하는 데 성공했다. 이후 베네라 16호에 이르기까지 소련은 금성에 많은 탐사선을 보냈다.
하지만 안타깝게도 로봇들도 금성의 극단적인 기온과 기압을 버티지 못했다. 대부분 채 한 시간도 되지 않아서 파괴되었고 교신이 끊겼다. 인류가 지금까지 확보한 금성 표면의 실제 사진은 이 로봇들이 파괴되기 전 찍은 몇 장뿐이다. 아마 지금쯤 착륙선의 파괴된 잔해들은 납작한 쥐포가 되어 금성 표면에 버려져 있을 것이다.
커피를 만드는 친구에게서 에스프레소를 잘 만들기 위해서는 아주 강한 압력과 높은 온도 조절이 필요하다는 이야기를 들었다. 만약 금성의 하늘 높은 곳에서 커피 콩을 투하한다면, 커피 콩이 금성 지표면에 닿을 때쯤 금성의 강한 기압과 뜨거운 온도로 인해 아주 잘 농축된 에스프레소 원액이 되어 있을 것이다. 금성은 태양계 최고의 바리스타, 행성 사이즈의 에스프레소 머신이라고 볼 수도 있을 것 같다. 금성의 대기권을 통과하며 우려낸 커피가 무슨 맛일지 궁금해진다.
#금성은 음식물 쓰레기 냄새가 난다
지구에서는 마냥 밝고 아름다운 뽀얀 금성을 보며 비너스라 칭송했지만, 두꺼운 대기권의 화장발을 벗겨내고 확인한 금성의 민낯은 불지옥 그 자체였다. 그런데 오랫동안 생명체 존재 가능성을 기대조차 하지 않았던 바로 이 금성에서 생명체가 존재할지 모른다는 놀라운 징후를 최근 새롭게 발견했다. 금성에서 고도 약 50km 이상의 상층 대기에서 포스핀(phosphine, PH3) 분자를 미량 검출한 것이다.
포스핀은 인 하나에 수소가 세 개 붙어 있는 형태의 분자다. 지구에서도 사실 그리 흔한 성분은 아니다. 포스핀은 마늘 냄새, 또는 썩은 고기나 썩은 생선 냄새가 나는 성분이다. 포스핀이 발견된 것을 보면 금성의 대기는 단순히 뜨겁고 기압이 높을 뿐 아니라, 아주 끔찍한 음식물 쓰레기 악취로 진동하는 하늘일 것이라 추측할 수 있다. (여러모로 금성은 관광지로 추천하기는 어려운 곳일 것 같다.)
수소를 세 개나 필요로 하는 포스핀 분자는 목성이나 토성처럼 수소가 풍부한 거대한 가스 구름의 깊은 중심부에서는 만들어질 수 있다. 하지만 아주 높은 기온으로 인해서 수소처럼 가벼운 성분은 진작 다 우주로 날아가버려서 수소가 거의 없는 금성의 하늘에서는 포스핀이 존재하기 어렵다. 금성과 같은 암석 행성에서는 포스핀이 자연적으로 만들어질 수 있는 그 어떤 메커니즘도 아직 알려진 바 없다.
그런데 포스핀은 지구에서 미생물과 세균의 생명활동을 통해서 미량 만들어진다. 즉 (관측이 잘못된 것이 아니라면) 이번에 금성의 상층 대기에서 검출된 포스핀의 존재를 설명할 수 있는 것은 크게 두 가지뿐이다. 금성의 극단적인 고온 고압 환경의 대기권에서 아직 우리가 알지 못하는 새로운 화학 반응이 벌어지고 있거나, 아니면 금성의 대기에서도 지구의 미생물처럼 뭔가 생명활동이 벌어지고 있다는 놀라운 가능성이다.
#포스핀, 금성 미생물의 흔적?
이번 발견은 사실 의도치 않게 찾아왔다. 포스핀은 외계 생명체를 연구하는 우주 생물학자들 사이에서 생명의 징후를 암시하는 바이오마커(Biomarker)로 새롭게 거론되기 시작한 성분 중 하나다. 성분의 존재를 설명할 수 있는 것이 생명활동뿐이라서 아주 높은 확률로 생명의 증거라고 기대할 수 있는 지표를 바이오마커라고 한다. 천문학자들은 새롭게 떠오르는 바이오마커인 포스핀을 현존하는 망원경 관측 장비로도 검출할 수 있을지를 테스트하고자 했다. 그래서 본격적으로 멀리 떨어진 다른 별 곁을 도는 외계행성의 대기를 관측하기 전에 연습 삼아서 금성을 먼저 관측한 것이다.
천문학자들은 하와이에 위치한 서브밀리미터 전파 망원경, 제임스 클라크 맥스웰 망원경(JCMT, James Clerk Maxwell Telescope)을 활용해서 금성의 대기를 관측했다. 그런데 전혀 기대하지 않았던 금성에서 덜컥 바이오마커를 발견해버렸다. 등잔 밑, 아니 태양 밑이 어두웠다고 해야 할까?
앞서 설명한 것처럼 금성의 지표면은 높은 기압과 기온으로 생명이 살기 어렵다. 하지만 이번에 포스핀이 검출된 금성의 상층 대기는 지표면에 비해서 기압과 기온이 낮다. 지구 지표면과 비슷한 수준이다. 따라서 금성의 지표면에 내려가지 않고 계속 금성 하늘에 둥둥 떠다니는 형태의 생명체라면 충분히 그 존재를 기대해볼 수 있다.
#평생 땅으로 내려오지 않은 부유 생태계
오래전 천문학자 칼 세이건은 화성보다 오히려 금성에서 외계 생명체의 존재 가능성을 더 높게 기대했다. 지구의 절반 정도로 크기가 작은 화성에 비해서 금성은 지구와 덩치도 비슷하고 따라서 중력도 비슷하다. 또 금성도 화성과 마찬가지로 태양 주변에서 적당한 거리를 두고 적당한 온도를 유지할 수 있는 골디락스 존의 가장자리에 걸쳐 있다.
아쉽게도 지금은 불지옥 행성이 되었지만 우리가 금성의 기온을 잘 식혀줄 수만 있다면 인류가 금성으로 이주해 살아가는 것도 가능하리라 기대했다. 칼 세이건은 금성의 하늘 속을 떠다니는 부유 생명체들을 상상했다. 지구의 바닷속을 헤엄쳐 다니는 플랑크톤처럼 높은 밀도의 이산화탄소 대기권 속을 헤엄쳐 다니는 금성의 부유 생태계를 그렸다. 물론 당시에는 그냥 한 천문학자의 재밌는 상상 정도로 여겨졌다.
그런데 이번 발견을 통해서 어쩌면 정말 칼 세이건의 상상처럼 금성의 하늘을 떠다니는 부유 생명체가 존재할지 모른다는 가능성에 주목하기 시작했다. 마치 천공의 섬 라퓨타처럼 평생을 땅을 밟지 않고 하늘에 떠서 살아가는 것이다. 만약 정말로 이렇게 평생 하늘에 떠서 살아가는 존재들이 있다며, 먼 옛날 인류에게는 하늘로 날아가는 것이 이루기 어려운 꿈이었듯, 금성의 부유 생명체들에게는 평생에 한 번이라도 땅을 밟아 보는 것이 이룰 수 없는 꿈이지 않을까.
#이제는 화성이 아닌 금성에 가야 한다
물론 이번 발견을 신중하게 볼 필요가 있다. 그동안 설레발을 쳤다가 민망했던 경험들이 많다. 이번 논문에서도 생명활동이 아닌 외부 요인으로 인해 금성 대기가 오염되었을 가능성을 분명 밝히고 있다. 금성의 하늘로 떨어진 소행성, 운석이나 심지어 지구에서 날려보낸 탐사 로봇에 의해 금성의 대기가 오염되었을 수도 있다. 포스핀은 분명 흥미로운 바이오마커이지만 정말로 금성에 생명체가 존재했다고 단언할 수는 없다. 결국 그 진실을 확인할 방법은 다시 금성으로 탐사선을 보내는 것뿐이다.
과거 소련과 몇 나라에서 금성에 탐사선을 착륙시키는 시도를 한 이후, 함부로 로봇을 보내선 안 되는 극단적인 환경이라는 것을 확인한 천문학자들은 더 이상 탐사선을 금성으로 보내지 않았다. 그런데 이번 발견을 통해서 금성을 다시 주목하게 되었다. 어쩌면 그동안 뒷전으로 밀려있던 금성 탐사 프로젝트에 막대한 펀딩이 쏟아지는 기회가 될지 모른다. 지난 최근 20년이 화성 탐사의 화려한 전성기였다면 앞으로 시작될 20년은 화성의 새로운 라이벌 금성 탐사의 새로운 전성기가 되지 않을까?
과연 인류는 가까운 미래 지구 바깥 태양계 다른 곳에서 새로운 생명체를 정말 발견할 수 있을까? 그렇다면 그 첫 번째 발견의 역사적인 성지는 화성이 될까, 금성이 될까? 아주 오래전부터 생명체의 존재 가능성을 암시하며 감질나게 했지만 점점 실망스러운 모습을 보여주는 화성, 그리고 오랫동안 별 기대를 하지 않았지만 돌연 놀라운 모습으로 나타나 생명체의 존재 가능성을 보여주는 금성. 제한된 자원과 예산으로 우주를 탐사해야 하는 인류는 과연 둘 중 어느 쪽에 베팅을 해야 할까?
금성과 화성, 외계 생명체의 흔적을 쫓는 우주 생물학의 한복판에 태양계 이 두 행성이 인류의 선택을 두고 치열한 경쟁을 벌이기 시작했다.
참고
https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2020.2244
https://www.nature.com/articles/2151259a0
https://www.eso.org/public/news/eso2015/
필자 지웅배는? 고양이와 우주를 사랑한다. 어린 시절 ‘은하철도 999’를 보고 우주의 아름다움을 알리겠다는 꿈을 갖게 되었다. 현재 연세대학교 은하진화연구센터 및 근우주론연구실에서 은하들의 상호작용을 통한 진화를 연구하며, 강연과 집필 등 다양한 과학 커뮤니케이션 활동을 하고 있다. ‘썸 타는 천문대’, ‘하루 종일 우주 생각’, ‘별, 빛의 과학’ 등의 책을 썼다.
지웅배 과학칼럼니스트 galaxy.wb.zi@gmail.com
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