에일리언 어스

"우주 해안에서 외계 지구를 발견할 수 있을까?"
인류의 우주적 세계관을 확장하는 행성 과학의 최전선

"우리는 먼 우주에서 잠재적 지구를 최초로 발견했다." 외계 생명체가 존재할지도 모르는 행성들을 발견한 것이다. 이들은 태양이 아닌 다른 항성의 골디락스 영역에서 발견되었으며, 지구보다 약 40퍼센트 큰 '슈퍼 지구'로 분류된다. 지구보다 질량이 크고 중력이 강해 더 많은 물을 유지할 수 있는 이 행성들은 우주에서 가장 깊은 바다, 즉 거대한 생명의 기원을 숨기고 있을지 모른다. 따뜻하고 포근한 환경으로 생명체에 친화적일 것으로 기대되는 두 암석형 행성의 이름은 '케플러-62 e'와 '케플러-62 f'다.
이 행성들의 존재를 처음으로 확인한 인물은 미국 항공우주국 소속의 천문학자 윌리엄 보루키였다. 칼테네거는 당시 아직 세상에 알려지지 않은 두 행성의 생명체 거주 가능성을 검토해줄 것을 요청받았고, 수많은 검증이 거듭된 끝에 케플러-62 e와 케플러-62 f는 안락함을 유지하는 골디락스 영역에서 살아남을 수 있었다. 이 놀라운 발견에 감탄하기에 앞서 우리에게는 한 가지 물음이 생긴다. 케플러-62는 지구에서 약 1,200광년 떨어져 있다. 그토록 아득한 우주적 거리를 뛰어넘어, 칼테네거는 어떻게 두 행성의 생명체 거주 가능성을 확인할 수 있었을까?
광대한 우주에서 지구와 같이 '평범한(팔팔 끓지도, 꽁꽁 얼지도, 바싹 마르지도 않은)' 행성을 찾는다는 막막한 과제 앞에 칼테네거가 선택한 유용한 도구는 바로 '빛'이다. 지구에서 그랬듯, 생명체는 행성 대기를 변화시키고 새로운 환경을 조성한다. 행성에서 방출되는 빛에는 그 빛이 행성의 대기와 화학적으로 상호작용한 흔적이 남고, 이는 생명체의 숨결을 담은 빛이 미지의 행성에서 뿜어져 나올 수도 있음을 의미한다.
운 좋게도 우리에게는 생명체가 번성하는 행성의 훌륭한 표본, 지구가 있다. 지구의 빛 지문을 분석하고, 그와 유사한 빛 지문을 지니는 행성을 발견한다면, 그곳에 생명체가 거주할 가능성 또한 헤아려볼 수 있다. 칼테네거는 지구의 진화 단계별 빛 지문 변화와 지구 생명체들이 띠는 고유의 빛을 데이터로 만드는 데 성공했다. 제2의 지구와 외계 생명체의 발견은 더 이상 불가능하기만 한 미래가 아니다!


용암 바다의 행성부터 '창백한 푸른 점'까지
우주의 무한한 가능성을 보여주는 경이로운 행성들

먼 미래에 여러분이 생명체의 명백한 흔적이 발견된 새로운 행성, 즉 최초의 외계 지구로 여행을 떠난다고 상상해보자. (…) 이륙 후 여러분은 창밖 너머 지구를 바라보며 이 행성의 경이로움에 관해 다시 한번 생각해본다. 지구는 눈부시게 효과적인 생명유지시스템이자 복잡하지만 조화로운 연결망으로, 인간을 비롯한 많은 생물종을 살아 있게 한다. 마치 어마어마한 생물권에 둘러싸인 거대한 우주선 같다. 여러분은 이 같은 사실을 왜 지구를 떠나고서야 깨달았는지 의아해한다.
- 에필로그 중에서

칼테네거는 외계 탐사 과정에서 수많은 실패와 좌절을 경험했지만, 기존의 과학 지식을 벗어나 새로운 가능성을 제시하는 행성들의 발견은 이 끈질긴 '행성 사냥꾼'이 끝끝내 모험을 포기하지 않도록 한다. 너무 뜨거워 암석이 증발해 비가 되어 내리는 용암 바다 행성 CoRoT-7 b, 항성의 죽음과 폭발에도 살아남아 폐허가 된 백색왜성을 공전하는 WD 1586 b, 천문학자들의 예상을 뒤엎고 존재할 수 없는 위치에서 항성을 진동시키는 페가수스자리 51 b, 밤하늘에 항성 4개가 밝게 빛나는 케플러-64 b 등… 이토록 기상천외한 행성이 가득한 우주에 제2, 제3의 지구가 존재하지 않는다고 단언할 수 있는 근거는 아무것도 없다.
이처럼 흥미진진한 성간 여행지들이 우주 지도에 나날이 추가되고 있지만, 지구 밖의 더 넓은 우주를 탐사할수록 우리의 관점은 아이러니하게도 지구로 다시 돌아온다. 지구만큼 우리가 살기에 완벽한 행성은 없다. 미생물부터 인간에 이르기까지, 우리가 아는 모든 생명체는 창백한 푸른 점과 함께 진화해왔다. 그 역사를 탐구하고 통찰을 얻으면 우리는 우주 해안에서 외계 지구일 가능성이 있는 최초의 행성을 감지할 수 있다.
인류는 새로운 행성에 아직 발을 들일 수 없지만, 우주 탐사는 인류가 우주를 바라보는 관점을 송두리째 바꿨다. 맑은 밤 관측되는 다른 항성 수천 개에는 우리가 그곳에서 누군가를 발견할지 모른다는 숨 막히는 희망이 담겨 있다. '온 우주에 우리뿐인가?' 믿기지 않을 만큼 간단한 질문에서 출발하는 과학은 우여곡절 끝에 발전하면서 우리의 세계를 무한히 확장한다. 어제 불가능했던 일이 오늘 현실이 되고, 내일은 인류가 성취할 대상이 변화한다. '창백한 푸른 점'이 우리에게 알려주는 사실들을 토대로 더 넓은 시야를 얻는다면, 그 어떤 기발한 상상보다도 놀라운 현실이 우리 앞에 성큼 다가올 것이다!

이 책에 쏟아진 찬사

프롤로그 우리가 모르는 이웃은 지구의 빛을 보고 있을까

1장 창백한 푸른 점에서 보내는 메시지
2장 작고 경이로운 우주의 고향
3장 생명의 천체가 지나온 시간
4장 우주에서 생명체를 찾는 방법
5장 천문학자의 예상을 완전히 빗나간 행성들
6장 우주는 머나먼 상상이 아니다
7장 우주 지식의 최전선에서

에필로그 우주선지구호

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리사 칼테네거 우주의 빛을 해독해 외계 행성의 환경과 생명체 흔적을 추적하는 세계적인 천문학자.
행성 모형 제작과 빛 지문 연구의 선구자로 현재 코넬대학교 천문학과 교수이자 미국 자연사박물관 연구원이다. 또한 태양계 안팎에서 생명체가 거주 가능한 행성과 위성을 찾는 연구를 진행 중인 칼 세이건 연구소 소장으로서 오스트리아, 스페인, 네덜란드, 미국 등 여러 국가와 협력하며 외계 생명체 흔적을 쫓는 데 매진하고 있다.
칼-프란젠스 그라츠대학교에서 천체물리학 학사와 박사 학위를, 그라츠공과대학교에서 물리학 및 공학 석사 학위를 받았다. 막스 플랑크 천문학 연구소와 하버드-스미스소니언 천체물리학 센터에서 연구원을 지냈다. 다윈 우주 망원경의 설계에 참여했으며, 이는 유럽 우주국이 외계 행성에서 생명체 흔적을 찾기 위해 구상한 망원경 함대의 후보로 선정되었다.
2013년 케플러 우주 망원경 팀의 일원으로, 슈퍼 지구로 분류되는 케플러-62 e와 케플러-62 f의 생명체 거주 가능성을 검토했다. 미국 항공우주국 '외계 행성 탐사 프로그램 분석 그룹(Exo-PAG)'의 집행 위원회에서 4년 동안 근무했으며, '천체면 통과 외계 행성 탐색 위성(TESS)' 임무와 제임스 웹 우주 망원경 팀에도 참여했다.
2007년 〈스미스소니언〉과 〈타임〉에서 주목할 젊은 혁신가로 선정되었으며, 하버드-스미스소니언 천체물리학 센터에서 뛰어난 젊은 과학자에게 수여하는 폴 헤르텔렌디상을 받았다. 2012년 독일에서 매년 6명의 젊은 과학자에게 수여하는 하인츠 마이어 라이프니츠상을, 2014년 잘츠부르크에서 혁신적인 과학자에게 수여하는 크리스티안 도플러상을 받았다.