Radio waves from Earth have reached dozens of stars

지구를 발견한 외계 행성이 있을까?

외계생명체를 찾는 여정이 계속되는 가운데, 반대로 얼마나 많은 외계 행성이 우리를 발견했을 지 추측한 연구가 나왔다.

번역 : 정유희

오랜 기간동안 지구는 우주적 스케일의 숨바꼭질을 해왔다.

네이처에 발표된 이번 연구에 따르면, 약 1,700개 항성이 최대 5,000여 년 전부터 지구 생명체를 발견했을 수 있는 곳에 위치하고 있다. 태양으로부터 100파섹(parsecs, 약 326광년) 이내에 위치한 이 항성들은 나사의 탐색 위성인 테스(TESS, Transiting Exoplanet Survey Satellite, 통과 외계행성 탐색 위성)와 ESA(European Space Agency, 유럽 우주국)의 가이아(Gaia) 미션의 데이터를 통해 조사된 별들이다. 

이미 우리 우주 안에서도 항성을 공전하는 수많은 외계 행성들이 발견되었다. 지구의 일생 동안 다른 행성에서 이미 생명체가 생겨났다가 사라지지는 않았을까? 혹시 그들은 우리를 보았을까?

“우주는 역동적이다.” 코넬대의 칼 세이건 연구소 소장이자 이 연구의 주 저자인 리사 칼테네거(Lisa Kaltenegger)는 말한다. “별이 움직이면, 우리도 움직인다. 우선 지구가 태양 주위를 돌고, 다시 태양이 우리 은하 중심 주위를 돈다.”

외계행성의 약 70%는 횡단관측법(transit method)으로 발견된다. 행성이 별과 관측자 사이를 통과하면 항성의 밝기가 감소하는데, 이를 통해 항성의 주위를 공전하는 행성의 존재를 간접적으로 관측할 수 있다.

칼테네거와 이 연구의 공저자인 미국 자연사 박물관 소속 재키 패허티(Jackie Faherty)는 그들 일생동안 지구의 횡단을 이미 보았거나 볼 가능성이 있는 항성들의 목록을 작성했다. 그들은 이 목록에서 생명체가 거주 가능한 외계행성이 존재하는 항성 일곱 개를 발견했다.

통계적으로 항성 네 개 중 하나는 소위 ‘골디락스 지대(Goldilocks zone)’라고 불리는 곳에 위치하는 행성을 보유한다. 이 지대의 행성은 생명체가 살 수 있을 만큼 너무 뜨겁거나 춥지 않고 항성에서 적당한 거리에 존재한다. 하지만 멀리 떨어진 외계 행성이 이러한 기준을 충족하는지 어떤 기준으로 알 수 있을까?

외계행성이 항성의 빛을 가릴 때 빛의 일부는 대기를 통과한다. 에너지와 빛은 그 행성의 분자 및 원자들과 상호작용하여, 빛이 천문학자의 망원경에 도달할 때 과학자들은 이 빛이 산소나 메탄 같은 화학 물질을 통과하였는지 여부를 판단할 수 있다.

산소와 메탄, 칼테네거는 이 두 가지 물질을 ‘생명의 지문(fingerprint for life)’이라고 말한다.

“정말 흥미로운 점은 지구 대기에 산소가 축적된 덕에 약 20억 년 전부터 누군가가 지구를 관측했다면 지구가 생명이 거주할 수 있는 행성이었다는 것을 알 수 있었다는 것이다.”라고 그녀는 말한다.

우리가 다른 누군가의 레이더에 포착됐는지 알아내기 위해 횡단관측을 연구하는 아이디어는 사실 새로운 것이 아니다. 칼테네거는 그녀 영감의 상당 부분을 1960년대 외계 지적생명체를 탐사하던 SETI 연구소 덕으로 돌린다.

1960년, 전파천문학자 프랭크 D. 드레이크(Frank D. Drake)는 인류 최초로 인공적인 성간 전파를 탐지하려고 했다. 그의 연구 대상은 11광년 떨어져 있으며 우리 태양과 나이가 비슷한 두 항성이었다. 비록 그 시도는 실패로 돌아갔지만, 과학자와 아마추어 천문인들은 그때부터 그러한 신호를 계속 탐색해왔다.

하지만 우리가 보내는 신호가 어디까지 도달하였는지는 또 다른 문제이다. 새로운 연구에서 칼테네거와 패허티는 인간이 만든 전파가 그들의 목록에 있는 별 중 가까운 75개의 별에 이미 도달했다고 보고했다.

물론 인간이 거의 100년 동안이나 전파를 송신해왔다고 하더라도 이는 지구 수십억 년의 행성 진화 여정과 비교하면 아무것도 아니다.

한편 우리 태양계 이웃의 많은 부분은 아직 탐사되지 않았지만, 이 영역이 바로 테스, 가이아, 케플러(Kepler)와 같은 임무들이 이루어지는 곳이다. 테스는 외계행성을 찾기 위해 수개월 동안 우주의 다른 부분들을 관찰하고, 가이아는 은하수 전체의 3차원 지도를 만든다. 그러나 케플러는 한 부분을 더 오랜 시간 동안 관측하도록 만들어졌는데, 이는 횡단관측법을 사용하여 외계 행성을 추적하기에 가장 적합한 방식이다.

“케플러와 가이아 두 연구의 정말 큰 장점 중 하나는 별들을 오랫동안 관찰할 수 있었다는 것이다.”라고 SETI 연구자이자 케플러 미션의 장비 과학자인 더글러스 콜드웰(Douglas Caldwell)은 말한다.

콜드웰은 가이아와 같이 특정 목표에 전념하는 임무들을 통해 미래 천문학 발견에 도움이 되는 일종의 정밀성을 획득할 수 있다고 말한다.

“우주는 정말 거대하며, 이 별들은 우리 인간에게 익숙한 거리와 비교해보면 정말 멀리 떨어져 있다.”라고 그는 말한다. “우리는 우리 은하의 가장 가까운 이웃을 보며 그들을 이해하기 위해 노력할 뿐이다.”

비록 아직 우리를 관측한 외계 문명이 없을 가능성이 높지만, 언젠가 우리가 그들에게 인사할 날을 상상하는 것은 가슴이 설레는 일이다.

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