다음 10년 동안 외계인을 발견할 수 있는 곳은 어디일까요?
먼 행성에서 외계인 천문학자들이 우리를 바라본다면 그들은 무엇을 볼까?
우리는 오랜 기간 동안 하늘을 탐색해왔습니다. 그러나 수십 년간 신호를 탐지하고 다른 세계가 어느 정도로 거주할 수 있는지 흔적을 찾으려고 해왔지만, 그 동안 결과물은 부족합니다. 천문학자들은 우주의 다른 곳에서 생명이 존재할 수 있는 몇 가지 가능성 있는 후보를 식별했지만, 가끔 이상한 신호와 함께, 외계 생명체의 구체적인 증거는 아직 없습니다.
하지만 만약 그렇다면? 그리고 만약 그들이 우리를 찾으려고 되돌아 보고 있다면? 그들은 지구에 생명체가 있는 것을 알고 있을까요?
이것은 최근 몇 년간 과학자들이 직면한 질문입니다. 우리가 우연히 은하계로 우리의 존재를 방송해 내고 있기 때문입니다. "우주에서 자신을 거울에 비춰보면, 그들은 우리를 어떻게 보게 될까요?" 미국 자연사 박물관의 천문물리학자인 자클린 파헤르티(Jacqueline Faherty)는 말합니다. "우리는 찾고 있습니다. 그것은 다른 세계가 우리를 찾을 수도 있음을 의미합니다."
우리 은하에는 다른 별을 도는 5,500개 이상의 행성이 발견되었는데, 이를 외계 행성이라고 부릅니다. 하지만 이러한 관측은 아직 초기 단계에 불과하며, 우리 은하 곳곳에는 아마도 수조 개의 세계가 흩어져 있을 것입니다. 우리는 이러한 세계들 중 일부에서 생명체 활동을 나타낼 수 있는 대기 중의 화학적 서명과 지능적 생명체가 우리 쪽으로 의도적으로 또는 우연히 보낼 수 있는 라디오 신호와 같은 기술적 특징을 찾기 시작했습니다.
지구는 대략 지난 세기 동안 우리 은하로 자신의 존재를 주저 없이 방송해 왔습니다. 가장 주목할 만한 시기는 미국 캘리포니아 대학교 버클리의 천문학자 하워드 아이작슨이 말하듯이, 1900년부터 제2차 세계대전까지였습니다. "라디오 수신기가 그렇게 민감하지 않았기 때문에 방송이 더 강력해야 했습니다."라고 그는 말합니다.
우리는 오늘날에도 TV 쇼에서 위성 통신에 이르기까지 라디오 신호를 방송하고 있지만, 덜 탐지 가능한 방식으로 합니다. "라디오 방송국들은 우주로 방송하길 원하지 않습니다."라고 미국 위스콘신 대학교의 천문학자 토마스 비티가 말합니다. "그들은 지상으로 방송하길 원합니다." 모바일 전화 신호와 같은 더 현대적인 통신 형태는 탐지될 가능성이 낮습니다.
하지만 우리의 모든 신호가 그렇게 희미한 것은 아닙니다. 태양계 전역에 우리는 화성, 목성, 심지어 태양의 외곽 지역까지 탐사하는 여러 우주선을 가지고 있습니다. 이 중 가장 먼 NASA의 보이저 1 우주선은 지구로부터 240억 킬로미터(150억 마일) 떨어져 있으며, '딥 스페이스 네트워크'라고 알려진 지구상의 강력한 안테나 네트워크를 통해 통신해야 합니다.
2024년 4월, 아이작슨은 이러한 전송들 중 일부가, 최대 20킬로와트에 이르는 것이 원거리 우주선을 넘어 계속해서 우주로 여행하면서 다른 별들에게 도달할 수 있는지를 계산했습니다. 그는 근처의 네 개 별과 그에 동반하는 행성들이 이미 전송을 받았으며, 2300년까지 1,000개 이상의 별이 신호를 들을 가능성이 높다고 발견했습니다. "신호는 분명 인공적으로 나타날 것입니다."라고 아이작슨은 말합니다. 2031년까지, 가장 가까운 별들은 신호를 받고 자신들의 메시지를 다시 보낼 충분한 시간을 가질 것입니다. 이는 미래 연구의 흥미로운 대상이 될 수 있습니다.
그러나 외계의 천문학자들이 더 헌신적이라면 어떨까요? 그들은 이러한 신호를 받기 전에 우리 행성을 관측하려고 시도할 수 있습니다. 만약 그들이 우리 행성이 태양 앞을 지나가는 것, 즉 통과(transit)를 볼 수 있다면, 우리 대기를 통과하는 태양빛을 볼 수 있고 다양한 가스를 식별해낼 수 있을 것입니다.
2021년, 파허티는 지구로부터 300광년 이내에 거의 2,000개의 별들이 이러한 통과를 볼 수 있을 잠재력을 가지고 있다고 발견했습니다. "그것은 많은 세계들의 좋은 수확입니다."라고 그녀는 말합니다.
이러한 관측에서 지구상의 생명의 가장 좋은 지표는 산소, 질소, 그리고 수증기일 수 있으며, 이는 "안정적인 액체 해양의 징후"가 될 것이라고 영국 케임브리지 대학의 천체화학자 폴 림머가 말합니다.
질소 이산화물은 우리 행성이 지능적인 생명체에 의해 거주하고 있음을 나타내는 몇 가지 단서를 제공할 수 있습니다. 이 가스는 "기본적으로 연소의 부산물"이라고 스페인 카나리아 제도의 천체물리학 연구소에 있는 헥터 소카스-나바로가 말합니다. "그래서 그들은 우리가 여기서 무언가를 태우고 있다고 추론할 수 있을 것입니다."
에어로졸, 냉매 및 기타 출처에서 나오는 염화불화탄소도 우리 행성의 산업 활동의 명백한 신호일 수 있습니다. "우리는 그것들이 기술에 의해서만 생산될 수 있다고 확신합니다,"라고 미국 캘리포니아 대학교 버클리의 천문학자 메이시 휴스턴이 말합니다.
"2150년까지 도시화가 현재 수준의 10배로 증가할 수 있으며, 그때 우리는 현대 망원경에게 등대처럼 빛날 수 있습니다."
지구에서 나오는 가장 뚜렷한 기술적 특징 중 하나는 우리의 대기 오염물질이나 라디오 신호가 아닐 수도 있지만, 바로 우리 도시의 불빛일 수 있습니다. 2021년, 비티는 이러한 불빛에서 방출되는 나트륨이 행성의 대기에서 감지될 수 있다고 계산했습니다. "그것은 매우 뚜렷한 스펙트럼 특성을 가지고 있습니다,"라고 비티는 말합니다. "그런 것은 자연 과정을 통해서는 결코 얻을 수 없습니다."
지구는 현재의 형태로는 우리 자신의 망원경의 매개변수 내에서 그런 식으로 탐지되기에는 충분히 도시화되지 않았을 가능성이 높습니다. 지구 표면의 1% 미만이 도시로 덮여 있습니다. 이는 전체 행성이 도시인 에쿠메노폴리스 - 스타워즈 영화의 가상 세계인 코루산트와 비슷한 - 가 되기까지는 갈 길이 멉니다. 그러나 개발이 현재의 속도로 계속된다면, 2150년까지 도시화는 현재 수준의 10배로 증가할 수 있으며, 그때 우리는 현대 망원경에게 등대처럼 빛날 수 있습니다, 비티가 말합니다.
그러나 더 진보된 망원경을 가진 외계 문명은 이미 우리를 발견할 수 있을지도 모릅니다. "외계의 천문학자들이 우리를 바로 지금 볼 수 있는 100m(330피트) 우주 망원경을 구축했을 가능성은 전혀 불가능한 일이 아닙니다,"라고 그는 말합니다.
심지어 외계의 천문학자들이 우리 행성의 희미한 점만 볼 수 있는 작은 망원경을 가지고 있다 하더라도, 그들은 여전히 그것이 거주 가능한 곳임을 알아낼 수 있을지도 모릅니다. 지구의 기울기와 회전을 알고 있다면, 우리 행성이 방출하는 빛을 사용하여 우리 표면의 기본적인 지도를 만들 수 있으며, 이는 육지, 바다, 심지어 해안선까지 보여줄 수 있다고 미국 NASA 제트 추진 연구소의 천체물리학자 조나단 장이 말합니다. "빛의 점을 볼 수 있다면, 그것을 분석할 수 있습니다,"라고 장은 말하며, 그는 2018년 우리 태양계 내의 우주선을 사용하여 지구에서 이 기술을 시연했습니다.
이 모든 것은 우리가 정말로 그렇게 눈에 띄고 싶은지에 대한 질문을 제기합니다. "영화에서 우리는 항상 침략을 당합니다,"라고 비티가 말합니다.
실제로, 과학자들은 우리의 존재를 알리는 데 더 열심이며, 때때로 우주로 의도적인 메시지를 보내기도 합니다 - 예를 들어, 1974년에 이제는 운영되지 않는 푸에르토리코의 아레시보 라디오 망원경에 의해 인류에 대한 단순한 그림 정보를 담은 강력한 라디오 신호가 발신된 것과 같은. "나는 '인디펜던스 데이' 시나리오에 대해 정말 걱정하지 않습니다,"라고 영국 에든버러 대학의 천문학자 베스 빌러가 말합니다.
인류가 계속해서 우리 행성을 변화시키면서, 전쟁이나 기타 수단을 통해 스스로의 존재를 끝내지 않는다고 가정한다면, 지구는 점점 더 눈에 띄게 될 가능성이 높습니다. 소카스-나바로는 외계의 천문학자들이 언젠가 우리 행성을 도는 위성의 구름까지도 발견할 수 있을 것이라고 말합니다. 우리는 "현재보다 10억 배 많은 것이 필요할 것인데, 이는 많아 보이지만," 우리가 수십 년 안에 한 대의 자동차에서 10억 대 이상의 자동차로 증가한 것을 봤을 때 그다지 많지 않습니다.
아마도, 우리가 첫 접촉을 갈망한다면, 아레시보 메시지와 같은 방송을 통해 우리 자신을 더 알릴 수 있습니다. 지금까지 몇 번의 추가 시도만이 있었습니다. "내 말이라면, 나는 우리의 존재를 방송하고 누군가가 답하기를 바랄 것입니다,"라고 림머가 말합니다. "하지만 그것은 단지 내 의견일 뿐입니다. 이것은 전 세계적으로 결정되어야 한다고 생각합니다."
대중이 찬성한다면, 하나의 아이디어는 우주에 거대한 구조물을 건설하는 것일 수 있다고 비티는 말합니다. 예를 들어, 외계의 천문학자들에게 분명히 인공적으로 보일 얇은 재료로 만든 큰 행성 크기의 삼각형이나 사각형 같은 것입니다. "만약 우리가 원한다면 주목받는 주요 방법이 될 것입니다,"라고 그는 말합니다.
당분간, 우리 존재의 징후는 더 겸손하지만 여전히 탐지 가능합니다. "그들은 기적이 필요하지 않습니다,"라고 미국 SETI 연구소(Search for Extraterrestrial Intelligence)의 선임 천문학자 세스 쇼스탁이 말합니다. "그들은 단지 우리가 가진 기술이 필요하지만, 더 큰 규모로 말이죠."
외계인이 존재할 것이라는 과학적 근거는 뭘까?
외계 생명체의 존재 가능성에 대한 과학적 근거는 주로 우주의 규모, 다양한 환경에서 생명이 존재할 수 있는 가능성, 그리고 지구상의 생명체의 기원과 진화에 대한 이해에서 비롯됩니다. 이러한 근거들은 직접적인 증거라기보다는, 생명체가 다른 곳에서도 발생할 수 있음을 시사하는 간접적인 증거들입니다. 몇 가지 주요 포인트는 다음과 같습니다:
- 우주의 규모와 별의 수: 우리 은하에만 수십억 개의 별이 있으며, 관측 가능한 우주에는 수백억 개의 은하가 존재합니다. 각각의 은하에는 수십억에서 수천억 개의 별과 그 주변을 도는 행성이 있습니다. 이러한 광대한 숫자는 생명체가 존재할 수 있는 환경이 무수히 많다는 것을 의미합니다.
- 외계 행성의 발견: 최근 몇 십 년간 천문학자들은 수천 개의 외계 행성을 발견했습니다. 그 중 일부는 지구와 유사한 크기를 가지고 있으며, 그 별의 생명체 거주 가능 영역(골디락스 존) 내에 위치해 있어, 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 조건을 갖추고 있습니다. 이는 생명체가 존재할 수 있는 잠재적인 환경이 실제로 존재한다는 것을 보여줍니다.
- 생명의 기원과 생명체의 회복력: 지구상에서 생명은 극도로 다양한 환경에서 발견됩니다. 극한 환경에서 살아가는 생명체(극한미생물)들은 극도로 높거나 낮은 온도, 높은 방사선 수준, 극심한 압력 등 극한의 조건에서도 생존할 수 있습니다. 이는 생명이 우주의 다른 곳, 심지어 극한 환경에서도 존재할 수 있음을 시사합니다.
- 유기 분자와 생명의 기본 구성 요소: 우주에서 복잡한 유기 분자와 생명의 기본 구성 요소가 발견되었습니다. 예를 들어, 별 주변의 먼지 구름, 혜성, 그리고 다른 행성에서 아미노산과 같은 유기 분자가 발견되었습니다. 이는 생명의 기본 요소가 우주 전역에 퍼져 있을 수 있음을 나타냅니다.
- 드레이크 방정식: 프랭크 드레이크가 제안한 이 방정식은 우리 은하 내에 지적 생명체가 존재할 가능성을 추정하기 위한 것입니다. 이 방정식은 다양한 변수를 포함하며, 생명체가 우리 은하 내 다른 곳에서도 발생할 수 있음을 수학적으로 시사합니다.
이러한 요소들은 외계 생명체의 존재 가능성에 대한 강력한 과학적 근거를 제공합니다. 그러나 현재까지 외계 생명체의 직접적인 증거는 발견되지 않았으며, 이는 여전히 우주 과학과 천문학의 중요한 미해결 질문 중 하나입니다.