외계행성계와 외계 생명체탐자_외계생명체 탐사2

2. 외계 생명체 탐사

외계 생명체 탐사는 자연에 대한 이해는 물론 지구 생명체를 이해하는 데 큰 도움을 주며, 외계 생명체를 찾기 위해서는 생명 가능 지대에 위치하고 단단한 표면이 있는 지구형 행성을 찾아야 한다.

 

(1) 외계 생명체 :

지구가 아닌 공간에 사는 생명을 지닌 존재로, 지구의 생명체와 같이 주로 탄소를 기본으로 한느 물질로 이루어져 있을 것으로 추정하고 있다.

▶ 탄소는 최외각 전자 수가 4개, 탄소 원자 1개는 최대 4개의 다른 원자와 결합할 수 있다. 또한 탄소는 다른 원자들과 다양한 방식으로 결합하여 복잡하고 다양한 화합물을 만든다.

 

(2) 생명 가능 지대 :

별의 주위에서 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 거리의 범위이다. 주계열성인 별의 광도는 별의 질량이 클수록 크므로, 생명 가능 지대는 중심별의 질량에 따라 다르게 나타난다.

▶ 태양계의 경우 생명 가능 지대는 금성과 화성 사이에 위치한다.

 

(3) 지구에 생명체가 존재하는 이유

① 태양과의 거리 : 지구는 태양에서 약 1억 5천만km 떨어져 있으므로 금성이나 화성과 달리 액체 상태의 물이 존재할 수 있었고, 이로 인해 대기 중의 이산화 탄소가 물에 녹아 온실 효과가 적절하게 일어났으며,, 생명체가 살기에 알맞은 온도가 되었다.

 

② 물의 특성과 생명체의 존재 : 액체 상태의 물은 열용량이 커서 많은 양의 열을 오랜 시간 보존 할 수 있고, 다양한 물질을 녹일 수 있는 좋은 용매이므로 생명체가 탄생하고 진화할 수 있는 서식 환경으로 중요한 요건이 된다. 지구에는 액체 상태의 물이 존재하므로 생명체가 출현할 수 있었고, 현재와 같이 진화할 수 있었다.

 

③ 대기의 역할 : 지구 대기는 양과 구성 성분이 적절하여 태양에서 오는 자외선 등을 차단하여 생명체를 보호하는 역할을 한다.

 

※ 별의 질량과 광도

주계열성인 별의 질량이 클수록 중심핵에서 핵융합 반응이 활발하게 일어나며, 단위 시간당 방출하는 에너지가 많아 광도가 크다.

 

(4) 외계 생명체가 존재하기 위한 행성의 조건

① 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 생명 가능 지대에 위치해야 한다.

▶ 액체 상태의 물은 다양한 종류의 화학 물질을 녹일 수 있으므로 물에서 복잡한 유기물 분자가 생성될 수 있다.

 

② 적당한 양과 성분의 대기를 가지고 있어야 한다.

▶ 대기가 적절한 온실 효과를 일으켜 생명체가 살아가기에 적당한 온도를 유지할 수 있으며, 식 현상이 일어날 때 행성의 대기를 통과한 별빛을 분석하여 행성의 대기 성분을 알아낼 수 있다.

 

③ 행성의 자기장이 우주에서 들어오는 고에너지 입자를 차단시켜 주어야 한다.

▶ 행성의 자기장이 중심별로부터 오는 우주선 등의 고에너지 입자를 차단시켜 생명체가 탄생할 수 있다.

 

④ 행성에서 생명체가 탄생하여 진화하기 위해서는 행성이 생명 가능 지대에 오랫동안 머물러 있어야 한다.

▶ 중심별의 질량이 클수록 수명이 짧아서 행성이 생명 가능 지대에 머무르는 시간이 짧다.

• 주계열성인 중심별의 질량이 클 때 : 별의 중심부에서 연료 소모율이 커서 광도가 크고 수명이 짧다. 별의 수명이 짧으면 별 주위를 공전하는 행서에서 생명체가 탄생하여 진화할 시간이 부족하다. 따라서 별의 질량이 매우 크면 생명체가 존재하기에 적합한 환경을 이루지 못한다.
• 주계열성인 중심별의 질랴이 작을 때 : 별의 중심부에서 연료 소모율이 작아서 광도가 작고 수명이 길다. 별의 광도가 작으면 생명 가능 지대가 중심별에 가까워져 생명 가능 지대 안에 있는 행성의 자전 주기와 공정 주기가 같아질 가능성이 높아진다. 이 경우 행성은 항상 같은 면이 별 쪽을 향하게 되므로 낮과 밤의 변화가 없어 생명체가 살기 어렵다. (평균 온도는 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 온도이지만, 낮인 지역은 온도가 너무 높고, 밤인 지역은 온도가 너무 낮으므로 대부분의 지역에서 액체 상태의 물이 존재할 수 없다.) 따라서 별의 질랴이 매우 작으면 생명체가 살기에 적합한 환경을 이루지 못한다.

 

 

※ 별의 질량과 수명(진화 속도)

별(주계열성)의 질량이 클수록 중심부에서 핵융합 반응이 활발하게 일어나 연료가 빠르게 소모되므로 광도가 크고 수명이 짧다.

 

※ 식 현상을 이용한 행성의 대기 성분 분석

행성의 대기를 통과한 별빛의 흡수 스펙트럼을 분석하면 행성의 대기 성분을 알아낼 수 있다.

 

(5) 외계 생명체 탐사 :

외계 행성계 탐사 결과 우리은하에는 별이 행성을 거느리고 있는 외계 행성계가 많이 존재한다는 것을 알게 되었으며, 외계 생명체 탐사가 지니는 여러 가지 의의 때문에 세계 여러 국가와 단체에서 외계 생명체 탐사를 활발하게 진행하고 있다.

 

① 이계 지적 생명체 탐사(Search for Extra - Terrestrial Intelligence; SETI) : 외계 지적 생명체를 찾기 위한 인련의 활동을 통틀어 부르는 말로, 전파 망원경을 이용하여 외계 행성으로부터 오는 전파를 찾거나 전파를 보내서 외계 지적 생명체를 찾고 있다.

 

② 우주 탐사선 : 태양계 일부 천체 및 외계 행성의 생명체를 탐사하는 탐사선으로 보이저 호, 파이어니어 호, 큐리오시티 등이 있다.

• 보이저 호와 파이어니어 호 : 인류가 외계 지적 생명체에게 전하는 다양한 메시지를 기록한 금속판 및 레코드판 등을 우주 탐사선에 실어서 발사하였다.
• 큐리오시티 : 화성 탐사 로봇으로 화성의 기후와 지질 및 물의 역할에 대한 조사와 미래 인간이 살 수 있는 환경 탐사에 대비한 행성의 생명체 연구를 진행 중이며, 최근(2018년 4월)에 메테인을 발견하였다.

③ 우주 망원경 : 우주 공간에 설치하는 망원경으로 케플러 망원경, 테스 망원경, 제임스 웹 망원경 등은 지구와 비슷하여 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성을 찾는다.

• 케플러 망원경 : 2009년에 발사된 우주 망원경으로 2018년 11월 임무가 종료될 때까지 외계 행성을 2600개 이상 발견하였으며, 생명체가 존재할 가능성이 높은 지구형 행성도 10여 개 발견하였다. ▶ 식 현상을 이용하여 외계 행성을 탐사하였다.
• 테스 망원경 : 2018년에 발사된 우주 망원경으로 케플러 우주 망원경보다 약 400배 더 넓은 우주를 탐사하면서 가동된 지 한 달만에 행성을 가지고 있을 가능성이 높은 별 73개를 발견하였으며, 지구과 비슷한 규모의 행성 두 개를 찾아냈다. ▶ 주로 식 현상을 이용하여 외계 행성을 탐사한다.
• 제임스 웹 망원경 : 2021년에 발사 예정인 우주 망원경으로 주된 임무는 적외선 영역에서 우주를 탐사하여 우주의 초기 상태에 대해 연구하는 것이다. 또한 적외선 영역에서 탐사하므로 코로나그래프를 이용하여 중심별의 별빛 차단한 상태에서 외계 생성이나 부젼의 고리 등을 찾는 임무를 수행할 예정이다. ▶ 외계 행성을 직접 활영하여 그 존재를 확인할 수 있다.

※ 외계 행성체 탐사

우주에서 오는 전파를 분석할 뿐만 아니라 최근에는 우주 망원경으로 생명 가능 지대에 속한 지구형 외계 행성을 찾고 행성의 대기 성분을 분석하여 생명체가 존재할 수 있는 환경인지 파악하는 연구도 진행하고 있다.

 

※ 우주 망원경

주로 인공위성에 탑재하여 우주에 설치한 망원경으로, 대기에 의해 차단되어 지표에 거의 도달하지 못하는 전자기파 영역(감마선, 엑스선, 자외선, 적외선)에서 정밀하게 관측하기 위해 우주에 설치한다.