10년 안에 외계인을 발견할 수 있는 곳이 있을까?
우주에서 새로운 생명체를 찾는 진짜 방법
외계인에 대해 이야기하는 것은 쉽습니다. 다른 행성에서의 생명 가능성은 우리 문화의 많은 부분을 형성해왔으며, 계속해서 책, TV 쇼, 영화들을 영감을 주고 있습니다 – 물론 가끔은 이상한 음모론도 있죠. 하지만 작은 녹색 인간의 환상적인 비전들 속에서, 바로 지금 실제로 외계 생명체를 찾는 실제 탐색이 진행 중이며, 이것은 어떤 주변 과학이나 논란의 여지가 있는 아이디어가 아닙니다. 이것은 과학자들이 수행하고 있는 체계적인 과정으로, 불과 십 년 안에 결과를 기대하고 있습니다.
더 정확히 말하자면, 현재 외계 생명체를 찾기 위한 여러 탐색이 진행 중입니다. 화성에서는 생명이 존재했을 수 있는지 결정할 수 있는 샘플을 수집하는 로버가 있습니다. 우리 태양계의 얼음으로 덮인 몇몇 위성을 방문하는 탐사선들은 거주 가능성의 징후를 찾고 있습니다. 천문학자들은 또한 우리 태양계를 넘어서는 행성들의 대기를 통해 외계 생명체를 암시하는 특징적인 원소 조합을 찾기 시작했습니다. 그리고, 네, 우리는 의도적으로든 우연히든 접촉을 시도할 수 있는 지능적 문명으로부터의 신호를 유심히 주시하고 있습니다.
"저는 10년 안에 우리가 근처 행성들 중 일부에서 유기체에 대한 어떤 증거를 가질 것이라고 생각합니다,"라고 영국의 천문학 왕실의 마틴 리스 경이 말합니다. "저는 우리가 정말로 [문턱에 있다고] 생각합니다."
외계 생명체가 존재한다면, 그것은 쉽게 자신을 알리지 않았습니다. 외계 지능을 찾기 위한 초기 시도인 Seti는 20세기 중반에 시작되었으며, 천문학자들은 다른 행성들에서 헛되이 라디오 신호를 찾았습니다. 19세기 말에 생명을 품을 수 있는 운하와 강이 있다고 믿어졌던 화성은 대부분 건조하고 황량한 불모지로 밝혀졌습니다. 다른 별들 주위의 행성들은 너무 작아서 찾기 어려웠을 뿐만 아니라, 그들에 대해 많은 것을 알아내기도 어려웠습니다.
외계 생명체를 찾기 위해서는 그것을 찾는 방법을 미세 조정하고, 초기 탐지가 아마도 다소 작을 가능성, 즉 먼 대기에서의 미생물이나 화학적 표시 같은 증거를 준비해야 합니다. 할리우드가 그리는 외계 생명체와의 첫 접촉 비전에 비하면 반대급부처럼 느껴질 수 있지만, 우리 행성의 경계를 넘어 생명이 존재한다는 확실한 증거는 여전히 우리가 우주에서 차지하는 위치에 대한 우리의 관점을 근본적으로 바꿀 것입니다.
우리는 외계 생명체를 찾기 위해 우리의 탐색 방법을 세밀하게 조정해야 했으며, 초기 검출은 아마도 다소 작을 수 있음을 준비해야 합니다 – 먼 대기에서의 미생물이나 화학적 표지자의 증거 같은 것입니다. 할리우드가 그린 외계 생명체와의 첫 접촉 비전에 비하면 반대길일 수 있지만, 우리 자신의 행성을 넘어 생명이 존재한다는 확실한 증거는 여전히 우리가 우주에서 차지하는 위치에 대한 우리의 관점을 근본적으로 바꿀 것입니다.
현재 우리 태양계에서, 화성은 외계 생명체를 찾기 위한 가장 인기 있는 목적지입니다. 수십억 년 전, 화성이 물이 풍부하고 잠재적으로 살기 좋은 환경이었을 가능성이 높다는 것을 우리는 알고 있습니다. 표면에는 바다와 호수가 있었습니다. 최근 과학자들은 화성 남극의 빙하 아래에 여전히 액체 상태의 물이 숨어 있을 수 있다는 매혹적인 단서를 발견했습니다.
현재, 나사(NASA)의 퍼서비어런스 탐사선은 화성 적도 북쪽의 제제로 크레이터라고 불리는 지역에서 한때 호수였을 것으로 생각되는 현재 건조한 침대에서 샘플을 채취하고 있습니다. 이 임무의 목표는 수십 개의 샘플을 수집하여 2030년대 초에 지구로 반환하는 것입니다 – 이는 '화성 샘플 반환' 임무로 알려져 있으며, 이 샘플들을 자세히 조사하여 생명의 흔적을 찾는 것입니다. 이 임무는 현재 자금 조달에 어려움을 겪고 있어 반환 부분이 어려움에 직면해 있습니다. 하지만 만약 성공한다면, 과학적인 풍요가 기다리고 있을 것입니다.
영국 오픈 대학교의 행성 과학자이자 화성 샘플 반환 과학 팀의 일원인 수잔느 슈벤저는 화성의 과거 생명체의 존재가 그것의 암석과 물의 상호 작용에 지문을 남길 수 있다고 말합니다. "생명이 있으면 상황이 매우 다릅니다,"라고 그녀는 말합니다. "우리가 화성에서 샘플을 가지고 있다면, 이러한 과정을 미세한 세부 사항까지 연구할 수 있습니다."
샘플 중 일부에는 암석 내부에 화석화된 미생물이 포함되어 있을 수도 있습니다. "저는 과학자로서 이 일에 제 인생을 바치지 않았을 것입니다, 만약 우리가 무언가를 찾을 좋은 기회가 있다고 희망하지 않았다면,"라고 슈벤저는 말합니다. "우리가 무언가를 찾기를 바랍니다, 하지만 예측할 수는 없습니다."
"만약 우리가 얼음으로 덮인 위성들에서 생명을 발견한다면, 이것이 지구와는 다른 생명의 기원임이 분명하다는 것을 알게 될 것입니다." - 수잔느 슈벤저
화성에서 생명의 징후가 감지되더라도, 그것이 우주 다른 곳에 널리 퍼진 외계 생명의 명백한 증거는 아닐 것입니다. 화성과 지구는 초기 역사에서 물질을 공유했기 때문에, 생명의 기원도 공유했을 수 있습니다. 진정한 두 번째 생명의 기원, 즉 다른 세계에서 독립적으로 두 번째로 생명이 발생했다는 증거를 찾기 위해 과학자들은 목성의 유로파와 토성의 엔셀라두스와 같은 태양계의 얼음 위성들을 조사하고 있습니다. 이 위성들은 얼음으로 덮인 표면 아래에 거대한 바다를 포함하고 있을 것으로 생각됩니다. "만약 우리가 얼음으로 덮인 위성에서 생명을 찾는다면, 이것이 지구와는 다른 생명의 기원임이 분명하다는 것을 확신할 것입니다,"라고 슈벤저는 말합니다.
유로파 클리퍼라고 불리는 나사의 우주선은 10월에 유로파로 발사될 예정이며, 이는 2023년 4월에 발사된 유럽의 우주선인 주스를 따르는 것입니다. 2030년과 2031년에 도착할 이 두 우주선은 유로파에서 생명을 감지할 가능성은 낮지만, 그 바다의 범위를 연구하고, 얼음층 아래로 파고들어 보려는 미래의 임무를 위한 무대를 설정할 것입니다. 예를 들어, 현재 계획 단계에 있는 나사의 제안인 유로파 랜더나, 위성의 바다에서 우주로 방출될 수 있는 분출물을 통해 날아가 생명을 찾으려는 시도 등입니다.
이러한 세계들 중 하나의 바다로 기계를 실제로 보내는 것은 "100년 문제"라고 뉴욕 코넬 대학교의 천문학자 브리트니 슈미트가 말합니다. 왜냐하면 수 킬로미터 두께의 얼음을 뚫고 들어가는 어려움 때문입니다. 하지만 "얼음 껍질 안으로 들어가 액체와 상호 작용하는 것은 우리가 더 단기간 내에 할 수 있는 일"이라고 그녀는 말합니다. "그것이 바로 저희가 보고 싶어하는 임무의 종류입니다. 우리 그룹은 도착했을 때 무엇을 해야 할지 알 수 있도록 기기와 기술에 대해 작업하고 있습니다."
100년을 기다리고 싶지 않다면, 다른 태양계들을 살펴보는 것이 좋을 수 있습니다. 우리는 현재 다른 별들 주변을 도는 5,500개 이상의 행성들, 즉 외계행성들을 알고 있으며, 매일 더 많은 행성들이 발견되고 있습니다. 새로운 망원경의 엄청난 힘, 특히 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 통해, 천문학자들은 이제 이러한 행성들 중 일부를 매우 세밀하게 조사하기 시작했습니다.
특히, 그들은 JWST를 사용하여 지구와 유사한 몇몇 암석형 외계행성에서 어떤 가스들이 존재하는지 알아내려고 시도하고 있습니다. JWST는 세기의 전환기에 처음 계획될 때 외계행성 연구를 위해 설계되지 않았지만, 이후 이 세계들을 연구하는 임무로 재지정되었습니다. JWST는 역사상 가장 큰 우주 망원경이므로 이를 수행할 수 있는 최고의 기계입니다.
하지만 JWST는 우리 태양과 같은 별 주변의 지구와 같은 세계를 연구할 수 없습니다. 이러한 행성들은 심지어 JWST로도 연구하기에는 그러한 밝은 별들에 비해 너무 어둡습니다. 이들을 조사하기 위해서는 나사의 생존 가능한 세계 관측소와 같은 더 진보된 망원경이 필요할 것이며, 이는 2040년대에 발사될 예정입니다. 그러나 JWST는 레드 드워프라고 불리는 작은 별들 주변의 행성들을 연구할 수 있으며, 현재 TRAPPIST-1이라는 매혹적인 시스템을 이용하여 그 능력을 발휘하고 있습니다. 이 시스템에는 지구 크기의 세계가 일곱 개 포함되어 있으며, 그 중 적어도 세 행성이 별의 거주 가능 영역에 있어, 액체 상태의 물과 생명이 존재할 수 있습니다.
천문학자들이 확인해야 할 첫 번째 단계는 이 행성들이 대기를 가지고 있는지 여부입니다. 이를 결정하기 위한 JWST의 연구가 현재 진행 중이며, 결과는 올해 늦게나 2025년에 기대되고 있습니다. 초기 결과는 가장 안쪽 행성이 생명에 필요한 대기를 거의 가지고 있지 않을 가능성이 높다는 것을 보여주었지만, 다른 TRAPPIST-1 행성들에서 대기가 발견된다면 그것은 기념비적인 발견이 될 것이라고 미국 캘리포니아 공과대학의 나사 외계행성 과학 연구소의 천체물리학자인 제시 크리스티안센이 말합니다. "다음 20년간의 외계행성 탐색은 그 결과에 달려있을 것입니다," 그녀는 말합니다. "만약 레드 드워프 행성들이 대기를 가지고 있다면, 우리는 이 행성들을 관측하여 무언가를 볼 수 있도록 지구의 모든 망원경을 그 행성들에 맞추게 될 것입니다."
만약 우리가 그 대기들을 찾을 수 있다면, JWST는 생명을 암시할 수 있는 대기 중의 생명체 서명을 찾는 데 사용될 것입니다. "우리는 불균형 화학을 찾고 있을 것입니다," 크리스티안센은 말합니다. "당신은 탄산가스, 메탄, 그리고 물을 [어떤] 행성에서든 만들 수 있습니다. 하지만 그것들을 자연적으로 유지될 수 없는 비율로 가지고 있다면, 그때 생물학이 관여되어 있다고 시작하는 것입니다."
미래의 망원경들, 예를 들어 생존 가능한 세계 관측소(Habitable Worlds Observatory)와 유럽의 제안인 Life 프로그램은, 우리 태양과 같은 별 주변의 진정한 지구 유사 행성들에 대해 동일한 분석을 수행하려고 시도할 것입니다. "주도적인 행성 클래스는 거주 가능 영역 내의 암석형 행성들이 될 것입니다,"라고 스위스 ETH 취리히의 천체물리학자이자 Life 프로그램을 이끄는 사샤 콴츠가 말합니다.
그리고 지능 있는 생명체를 찾는 노력도 있습니다. 미국 펜실베니아 주립 대학의 천문학자 제이슨 라이트는, 많은 낮은 달리기 과일이 이미 선택되었다고 말합니다. 라디오 관측은 지구로부터 약 100광년 이내에, 우리 방향으로 향한 강력한 신호들이 "존재하지 않는 것 같다"고 라이트는 말합니다. 이제, 미국의 브레이크스루 리슨(Breakthrough Listen)과 같은 프로그램들은 더 멀리 있는 곳을 살피고 있습니다. 그들은 우리 은하 내 더 먼 행성들로부터 오는 지향적인 라디오 신호를 찾고 있으며, 지구에서 방출되는 것과 같은 우연한 통신 누출을 찾기 시작하고 있습니다.
곧 등장할 망원경들, 특히 2028년에 가동될 예정인 방대한 새로운 라디오 망원경인 스퀘어 킬로미터 어레이(Square Kilometer Array)가 이 탐색을 크게 확장시킬 것입니다. 이는 두 대륙에 걸쳐 수천 개의 라디오 안테나들로 구성된 그룹입니다. "정말 흥미로운 일입니다,"라고 라이트는 말합니다. 하지만 현대의 라디오 망원경을 사용하더라도, 탐지는 "언제든지" 올 수 있다고 라이트는 말합니다.
우리가 외계 생명체의 증거를 찾게 된다면, 그것이 우리 태양계 안에서든, 외계행성에서든, 또는 지능 있는 문명으로부터이든, 그 증거는 결정적인 것이 되기 어려울 것입니다. 그것은 생명이 가장 가능성 있는 설명처럼 보이는 지점까지 점진적인 과정일 가능성이 더 높습니다. "더 많은 정보를 가질수록, 당신은 거짓 긍정을 배제할 수 있는 위치에 있게 됩니다,"라고 콴츠는 말합니다.
따라서, 외계 생명체의 발견은 단 하나의 결정적인 순간이 아닐 수 있습니다. 그 가능성에 대한 대중의 반응이 어떨지는 흥미로운 질문입니다, 라고 리스는 말합니다. "만약 그것이 시험적인 것이라면, 그것은 과학자들에 의해 분명히 해야 합니다,"라고 그는 말합니다. "신문 보도에서도 반영되기를 바랍니다." 최근 예로는 금성에서의 포스핀 탐지와 외계행성에서의 디메틸 설파이드 탐지가 있으며, 둘 다 매우 불확실한 생물학의 뜨거운 힌트로 남아 있습니다.
또한, 이 모든 탐색이 텅 빈 결과를 가져올 가능성도 있습니다. 그 자체가 흥미로운 과학적 결과가 될 것입니다, 외계 생명체가 전혀 존재하지 않는다면 - 그것이 존재한다면 - 우주에서 흔하지 않다는 것을 알려줍니다. "결과가 없는 것은 생명에 대해 근본적으로 중요한 것을 알려줍니다," 콴츠가 말합니다. "아마도 그것은 정말로 드문 것일지도 모릅니다."