세계적인 우주물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking)박사는 우리가 살고 있는 행성인 '지구'는 더 이상 인류가 살 수 있는 최적의 장소가 아니라고 밝힌 적이 있다. 증가하는 인구와 고갈되는 자원이 바로 그 이유인데, 이 때문에 우리 행성을 넘어 새로운 목적지를 개척하는 이른바 '플랜B'를 주장하였다. (관련링크)

스티븐 호킹 박사는 국제우주정거장은 우주 개척지의 선구적 역할을 하고 있으며, 앞으로도 그 역할을 충분히 해낼 것이라고 이야기 했다. 21세기가 끝날 때쯤 인류는 화성에 정착해 삶을 꾸려나가기를 희망한다고 덧붙이기도 했다. 이는 태양계 행성 뿐만 아니라 태양계를 넘어 끝없이 뻗어 있는 우주에 대한 탐험이 계속되어야 한다는 뜻이기도 하다.

실제로 호킹박사가 말한 '플랜 B'는 현재 다양한 우주관측 장비를 통해 실현되고 있다. 인류가 거주하기 적합한 행성을 찾고 있는 프로젝트가 진행중이기도 하다. 케플러와 스피츠 우주망우너경은 지구를 닮은 행성을 찾기 위해 은하를 탐색하고 있다.

지난해 4월, 미국항공우주국(NASA)에서는 지구 쌍둥이 별 또는 제 2의 지구를 찾았다는 내용을 발표했다. 지구에서 500광년 떨어진 곳에서 지구와 비슷한 크기이며, 액체상태의 물이 있고 표면이 바위로 구성됐을 것으로 추정되는 '생명체가 살 만한 행성'을 발견했다는 것이다. (관련링크)

이번에 발견한 행성은 지구로부터 500광년 떨어진 우리 은하계 백조자리의 'M왜성(난장이별) 케플러-186계'에 속한다. 지구와 쌍둥이별로 평가되는 이 행성은 2009년부터 미국항공우주국이 운영 중인 케플러 우주 망원경이 발견해 '케플러-186f'로 명명되기도 했다.

지금까지 케플러는 여러 행성을 관측해왔으나, 연구 결과 생명체가 살기에는 적합하지 않은 것으로 드러났다. 하지만 이번에 발견한 케플러-186f는 조금 다른 것으로 보인다. 스스로 빛을 내는 항성인 케플러-186과 적당한 거리에 덜어져 있는데다 지구와 비슷한 크기로 물이 액체 상태로 존재할 가능성이 크기 때문이다.

물이 액체상태로 존재한다는 것은 결국 유기물의 화학반응이 원활하다는 것을 의미한다. 물은 생명체가 살기 위해서는 반드시 필요한 존재인데, 물이 '액체'상태로 존재한다는 것은 마실 수 있는 물이 있고 그 안에서 여러 반응으로 다양한 생명체가 살아갈 수 있음을 말한다.

물론 아직까지 이 행성의 질량과 구성성분에 대해서는 알 수 없다. 하지만 이전의 연구 성과를 바탕으로 추정해 볼 때 이 행성에 '바위'가 있을 것으로 보인다. 이번에 발견된 행성은 지금까지 확인된 많은 행성 중 최초로 확인된 지구 크기의 사람이 살 만한 별이라는 점에서 주목할 필요가 있다.

특히 은하계에서 다른 생명체가 있다는 최초의 징후가 M왜성을 도는 행성에서 나올 수도 있기 때문이다. 케플러-186f의 발견은 결국 지구와 같은 별을 찾는 획기적인 계기를 마련했으며, 플랜 B의 시작점이 될 수 있다.

생명체 사는 행성, 어떤 조건 필요할까

케플러-186f의 경우, 또 다른 지구가 될 수 있다고 생각한 이유는 바로 지구와 비슷한 크기에 있다. 하지만 지구와 비슷한 크기의 행성이라고 해서 모두 지구와 같은 행성이라고 할 수는 없다. '지구같은 행성'찾기는 1990년대 태양계 바깥의 외계 행성을 발견하면서부터 시작되었다.

지난주 열린 미국천문학협의회(American astronomical Society) 학술대회에서는 작은 크기의 행성일수록 지구와 유사할 가능성이 높다는 연구 결과가 발표되었다. 미국 하버드대학 스미스소니언센터(Harvard-Smithsonian center for astrophysics, USA) 연구진은 하프스(HARPS)라는 행성탐색기를 이용하여 '케플러-93b'(Kepler-93b)를 연구했다. (관련링크)

'케플러-93b'는 크기가 지구와 비슷해 '슈퍼 지구'로 불리고 있는데, 지구의 1.5배 크기에 질량은 지구의 4.02배에 달한다. 이 행성의 크기와 질량 덕분에 연구팀은 행성이 지구와 비슷하게 구성되어 있을 것으로 추정했다. 왜냐하면 지구처럼 크기와 중량이 작은 행성들은 지구와 비슷한 구조를 가지고 있기 때문이다.

예를 들어 지구와 금성만 살펴봐도 알 수 있다. 지구와 금성은 암석으로 된 맨틀과 금속성 물질로 구성된 핵으로 이뤄져있다. 하지만 큰 행성들은 밀도가 낮고 물과 수소, 헬륨 등으로 구성되어 있기 때문이다. 결국 크기가 지구와 비슷하다는 것은 안을 구성하는 내용 역시 비슷하다는 것을 의미한다.

컴퓨터 모델링을 통해 케플러-93b에는 생명체가 살 수도 있는 바다가 수십억년 동안 있었을 가능성도 있음을 밝혀냈다. 지구의 바닷물은 순환을 하고, 이러한 순환은 결국 생명체가 존재하기 위해서는 반드시 필요하다. 모델링 결과, 지구 질량의 2~4배 크기 행성에서는 100억년 정도 바다를 품을 수 있는 것으로 나타났다.

하지만 크기가 비슷하다고 해서 지구처럼 생명체가 살 수 있는 것은 아니다. 항성으로부터 거리와 행성의 기온을 고려해야 하기 때문이다. 아직까지 케플러-93b는 우리 태양 질량의 90퍼센트(%)를 가진 항성을 돌고 있고, 크기도 지구와 유사하기 때문에 유력한 '슈퍼지구' 중 하나로 꼽히고 있다.

생명이 나타난 건 몇십억 년 이전일 수도

결국 우주 안에서 생명체를 탐색하는 데 있어 핵심적인 사항은 다른 행성들이 언제 어떻게 생성되었는가다. 지구가 생명체가 살 수 있을 정도로 성숙하게 된 것이 그런 행성들에 비해 얼마나 늦거나 빠른가 하는 문제 역시 중요한 문제이다.

티아고 컴팬트(Tiago Compante) 버밍엄 대학교(University of Birmingham, UK) 천문학 박사 연구팀은 케플러 우주망원경이 발견한 KOI-3158을 연구하였다. 117광년 떨어진 거문고자리의 이 외부 태양계 체계에서 태양계보다 무려 2배나 오래된 112억 년 된 행성을 발견했다. (관련링크)

지구 크기 만한 이 행성의 존재를 통해 우리 우주에서 행성이 만들어지기 시작한 시기가 우주의 역사 초창기까지 거슬러 올라갈 수 있음을 확인했다. 지구 크기의 행성들의 체계인 KOI-3158은 우주 나이가 현재의 20퍼센트(%)쯤 됐을 때 만들어진 것으로 추정된다.

따라서 지구 크기의 행성들의 나이는 거의 우주의 역사와 같이 시작되었다고 추정할 수 있다. 은하에 생명이 태동한 것은 지금까지 생각해왔던 것보다 훨신 이전일 수 있다는 가능성을 시사한다고 볼 수 있다. 이 행성 시스템에서 가장 안쪽 궤도를 도는 행성은 수성 정도의 크기이며, 가장 바깥의 행성은 금성보다 약간 작다.

지금까지 확인된 바로는 이들 행성에는 현재 생명이 존재하지 않는 거으로 보인다. 모든 행성들이 모성 주위를 태양-수성보다 더 가까운 거리에서 돌고 있는데, 궤도가 너무 가까우면 생명이 살기에는 지나치게 뜨거운 온도이기 때문이다.

하지만 그 크기와 나이로 볼 때, 이 행성 체계는 우리 지구와 같이 생명이 서식하기 알맞은 행성들이 얼마든지 존재할 수 있다. 지구보다 두 배나 오랜 역사를 가진 행성들이 있다면 지구와 같은 생명체를 얼마든지 탄생시킬 수 있다는 생각은 충분히 할 수 있다.

물론 지금까지 우주의 다른 곳에서 생명체가 발견된 적이 없는 것을 보면 사람과 같은 고등 생명체가 존재할 확률은 지극히 낮다. 그럼에도 또 다른 곳에서 생명체를 발견하고자 함은 결국 플랜 B를 위한 인류의 노력이라고 할 수 있다.