지구인의 우주공부 - SF가 현실이 되는 이 시대의 우주 이야기 -

지구인이라면 응당
우주를 공부해야 한다

SF가 현실이 되어 가는 시대,
내게 필요한 천문학 지식
“과학적 허구가 과학적 팩트가 되었다(Science Fiction became Science Fact)”(본문 251쪽) 로제타 탐사선의 개발에 참여했던 유럽 우주국의 대변인이 감격에 겨워 뱉은 말이다. 이 탐사선은 11년의 고독한 우주 비행 끝에 혜성에 가까이 갈 수 있었다. 불가능하다고 여겼던 일이 가능해진, 이 경이로운 순간에 과학자들은 SF가 현실이 되었다고 생각했다. 이 밖에도 《지구인의 우주공부》에는 SF라는 단어가 종종 등장한다. 유인 우주 탐사, 문 빌리지 등의 현장을 다룬 대목들이다. 이처럼 과학적 허구(Science Fiction)가 과학적 팩트(Science Fact)로 구현되는 그 매개 지점에 우주 과학의 최전선 지식들이 있다. 이 지식들은 다양한 우주 개발의 현황과 과학자들의 특별한 관측뿐만이 아니라 지식을 만들어 가는 교류와 소통 자체를 의미한다.
코로나19와 먹고사는 문제로 일상의 지각변동이 이는 와중에도 우주로 쏘아 올려질 다양한 우주선들이 세계 곳곳에서 대기하고 있다. 지금 이 시간에도 외계에서 온 천체들이 버젓이 우리 태양계를 돌아다니고 있으며 또 한 번 지구를 전멸시킬 수도 있는 소행성 충돌을 전 세계의 천문학자들이 감시하고 있다. 천문학자들은 호모 사피엔스와 달리 공룡들에겐 천문학자가 없어서 멸망했다는 농담을 주고받는다. SF 소설의 단골 소재였던 달 기지(문 빌리지)의 가능성도 현실적으로 점쳐지고 있다. 달에서 물이 발견된 것이다.(244쪽) 저자는 달에서 발견한 물로 산소를 공급해서 지어질 달 용암 동굴의 기지를 구체적으로 그리기 시작했다. 저자 또한 달에서 태어날 아이들이 만들어 나갈 새로운 문명과 문화를 예측한다. 냉전 시대 달 탐사 경쟁 이후, 다시 도래한 새로운 달 탐사의 시대의 목적은 경제적 이익과 순수한 과학 탐구이다. 제프 베이조스가 천명하고 일론 머스크가 뛰어드는 민간 우주 여행 산업의 지형은 하루가 다르게 새로운 이슈가 선점되고 있다. 2년 가까이 걸리는 화성 왕복 여행도 뜨거운 감자다. 아랍 에미리트 연합은 화성에 자국민 수십만 명을 이주시키겠다는 장기 플랜을 발표했고, 네덜란드 청년들이 차린 마스원이라는 회사는 미국의 NASA보다 먼저 화성 편도 여행을 이룩하겠다고 공언했다. 가서 돌아오지 않겠다는 것이다. 의심과 기대의 눈초리가 교차하고 있지만 본격적인 우주 개발에 뛰어든 이들의 격전지를 알리는 소식은 많은 생각에 잠기게 한다. 밤하늘의 별빛을 보며 먹먹한 감상에 젖지 않는 누군가는 그 별을 향해 직접 우주선을 쏘고 광물을 캐 오겠다는 스케일의 계획을 세우고 있다. 우리는 별빛에서 무엇을 보고 있을까?

제2의 지구와 새로운 외계 행성의 발견,
우리가 관여해야 할 우주 과학의 격전지
우리는 운이 좋았다. 가장 가까운 항성계에서 거주 가능 지역에 존재하는 외계 행성을 발견했는데 알고 보니 그 행성이 지구와 비슷하기까지 하다. 태양계에서 가장 가까운 항성계에 있는 프록시마b에 대한 이야기다.(184쪽) 더군다나 저자는 태양계 내에 거주 가능한 행성의 후보로 무려 7곳을 제시한다.(214쪽) 세티 연구소의 쇼스탁 박사와 나눈 대화를 소개한 대목이다. 쇼스탁 박사는 외계 지적 생명체에게 우리가 신호를 보내기 전에 전 세계적으로 과학적, 정치적 토론을 거쳐야 하며, 이 프로젝트가 과학자들의 전유물이 아니라 전 인류의 문제라는 인식을 표출하기도 했다.(202쪽) 흥미로운 단신으로 지나치는 우주의 뉴스들에는 이처럼 우리가 직접 토론에 나서야 하는 것들이 의외로 있다. 해외에서는 시민 과학자와 천문학자들이 함께 미스터리한 별빛을 관측하며 과학적으로 해명하는 프로젝트도 시행되고 있다.(205쪽) 좀처럼 설명이 되지 않는 일명 ‘태비의 별’의 밝기 변화를 둘러싼 연구였다. 새로운 발견 또한 계속된다. 빈 공간이라고 생각되었던 시커먼 우주에 새로운 망원경을 들이대자 수천 개의 은하가 발견되었다. 허블 딥 필드였다.(54쪽) 우리로부터 100억 광년 이상 떨어져 있는 심우주는 더 이상 SF영화의 소재에 머물지 않는다. 다른 태양계에서 온 성간 소행성 오무무아무아를 두고 외계에서 온 무인 우주선일 가설을 세운 과학자도 있었다. 우주 생물학을 필두로 다양한 분야의 과학자들이 모여 외계 생명체 탐색 작업에도 나서고 있다.

모두의 교양으로서의 우주
진리를 받아들이는 태도에 대하여
지은이는 새로 수립되고 전복되는 지식들에서 우리는 우리가 갖춰야 할 과학적 소양을 강조한다.(256쪽) 우주배경복사나 중력파 등 우주론을 뒷받침하는 새로운 관측 결과들은 지난한 논증의 세월을 거쳐 하나의 진리로 서서히 세워진다. 과학적 소양은 이 과정을 만들어 나가는 모두에게 필요한 태도이다. 패러다임은 과거의 진리가 틀렸음을 다 같이 확인하고 새로운 진리를 받아들이는 공동체의 한시적 앎이다. 이것은 비단 과학자들에게만 필요한 덕목은 아니다. 책은 과거의 우주론과 현재의 우주론을 대비함으로써 독자들에게 이 과정을 오롯이 경험하게 한다.
우주배경복사가 관측되기 전 1959년, 우주론을 연구하는 천문학자들을 대상으로 한 앙케트에서는 대폭발 우주론과 정상 상태 우주론을 지지하는 비율이 33 대 24였다. 하지만 우주 배경 복사가 관측된 이후 1980년, 이 비율은 69 대 2로 벌어졌다.(16~17쪽) 이처럼 빅뱅, 즉 대폭발 우주론은 20여 년의 시간에서 근거를 갖추며 정착했다. 이는 뉴턴의 중력 이론을 뒤집은 아인슈타인을 검증하려는 과학자들의 100년에 걸친 노력에서도 엿볼 수 있다. 시간과 공간을 독립적으로 봤던 뉴턴과 달리 아인슈타인은 상대성 이론을 통해 시간과 공간은 상호작용하며 공간이 질량을 가진 물체에 의해 휘어진다고 보았다. 저자는 이를 다양한 관점에서 검증해 온 과학자들의 중력 렌즈 효과 등의 실험을, 초심자의 눈높이에서 알기 쉽게 설명한다. 우주의 팽창률과 나이를 정확하게 가늠하려는 ‘허블 상수 논쟁’도 비슷한 경로를 밟는다. 이는 현재 137억~138억 년 사이로 추정되는 우주의 나이에 관한 논쟁이다. 1970년대에는 우주의 나이를 100억 년으로 보는 팀과 200억 년으로 보는 팀 사이에 치열한 논쟁이 있었다. 지금은 정밀한 관측으로 그 오차가 좁혀지며 독립적인 관측 결과들이 양립하는 새로운 토론으로 나아가고 있다. 저자는 한발 더 나아가 완전히 새로운 관측 결과로 지금의 진리가 뒤집어지면 어땠을지, 그 설렘을 독자들에게 토로한다. 영원하고 절대적인 지식은 없다. 우리는 이 책을 읽으면서 현재 과학 지식이 성립하는 과정을 같이 경험할 수 있다.(258쪽)
《지구인의 우주공부》는 단지 스펙터클한 서사로서 우주의 이미지를 소비하는 것을 넘어 천체를 발견하고 검증하는 우주 과학계의 한 일원으로서 독자를 초대한다. 우주의 이슈를 선점하는 개발의 관점과 별개로, 순수한 앎으로서 밤하늘을 다시 바라볼 때 우리의 인식의 장은 한층 더 넓어진다. 지구인 중심적으로 보면 생명체란 오로지 산소 호흡에 적응하며 진화한 존재지만, 우리에게 죽음의 상징인 일산화탄소로 호흡하며 적응한 외계 생명체도 존재할 수 있다.(181쪽) 지구인이라는 확장된 자아를 지니고 우주를 바라본다면, 지구와 지구인 중심적인 시선은 자연스럽게 거둬진다. 현대 물리학의 쾌거였던 중력파 검출과 이제 막 비밀을 벗기 시작한 블랙홀(103쪽), 그리고 여전히 정체가 모호한 현대 천문학의 최대 난제 암흑물질까지, ‘지구인의 우주공부’는 이제 막 첫발을 떼고 있다.

이명현
칼 세이건을 사랑하는 천문학자. 과학 저술가이자 커뮤니케이터로서 우주 과학 지식에 목마른 사람들과 성심껏 소통해 왔다. 외계 생명체를 찾는 과학 프로젝트, 세티의 한국 책임자(SETI KOREA 대표)와 메티 인터내셔널 자문위원을 맡고 있다. 전파 망원경으로 은하를 연구하는 중심지, 네덜란드 흐로닝언 대학교에서 나선 은하의 물리적 특성과 암흑 물질에 관한 논문으로 박사 학위를 받았다. 네덜란드 캅테인 연구소 연구원, 한국천문연구원 연구원, 연세 대학교 천문대 책임연구원을 지냈다. 지은 책으로는 《이명현의 별 헤는 밤》 《이명현의 과학책방》 《시민의 교양과학》(공저) 《과학은 논쟁이다》(공저) 등이 있으며 옮긴 책으로는 《침묵하는 우주》(공역) 등이 있다.
어릴 적 별을 보며 자랐던 삼청동 옛집에 과학책방 갈다를 열었다. 이곳에서 ‘시민의 과학화’를 꾀하는 다양한 문화 행사를 꾸리며 사람들을 만나고, 이어 주고 있다.

 

1장 빅뱅과 우주론
 관측 가능한 최초의 빛
 가변적인 우주의 나이
 태양계의 탄생 시나리오

2장 은하와 태양계
 우리 은하의 전체를 보는 법
 안드로메다의 질량을 재는 이유
 얼마나 많은 은하가 있을까?

3장 암흑 물질과 암흑 에너지
 암흑 물질을 둘러싼 추측들
 암흑 에너지와 조화 우주론
 현대 천문학의 최대 난제

4장 중력파와 아인슈타인
 아인슈타인을 검증하는 관측
 중력파 천문학의 의미

5장 망원경과 탐사 시대
 허블 상수 전쟁과 우주 망원경
 오르트 구름과 오우무아무아
 탐사 우주선의 미래 비전
 새로운 망원경의 존재 이유

6장 별과 행성의 발견
 원소를 생산하는 별의 기원
 지구를 위협하는 천체들
 새로 발견되는 외계 행성
 지구를 닮은 프록시마b

7장 외계 생명체의 과학
 외계인을 찾는 SETI의 과학
 불가사의한 별빛의 패턴
 생명체를 찾는 우주 생물학
 화성에서 발견되는 것들

8장 격변의 우주과학
 거주 가능한 위성의 가능성
 달에 세워질 문빌리지
 상업 우주 여행 패키지

 에필로그 / 도판 / 주