우주생물학

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우주에 존재하는 외계 생명체를 찾는 혹은 연구하고자 하는 학문으로 아직은 형성 과정에 있는 학문으로 현재는 천문학의 하위 분야이다. 생물학이 아니다.

1 이름

새로 태어나는 중인 학문인 탓에 부르는 이름이 여러가지였고 지금도 어느정도 의미만 통하면 적당히 넘어가는 편으로 우주생물학(Cosmobiology) 외에도 천문생물학(Astrobiology), 외계생물학(Exo-biology), 외계행성생물학(Exo-planet biology) 등의 여러 이름이 존재한다.

다만 Cosmobiology라는 이름을 선점한 분야가 이미 있어서 영어권에선 Astrobiology란 말을 주로 사용한다. 그러나 이쪽이 현재는 더 유명한 모양으로 Cosmobiology라고 해도 대부분 이쪽으로 알고 반응한다. 어감이 좋기 때문에 그냥 Cosmobiology라고 하고 먹어버리자는 주장도 존재. 본격 학문 테라포밍

2 특이한 조합

절대 만날 일이 없을거라 생각했던 천문학과 생물학의 조합이다보니 실제로 일반인들의 반응은 "그런 게 있을 리가 있냐. 구라치지 마라." 정도로 굉장히 냉담하다. 근데 실제로 존재한다.

어느정도 나이가 들면 "외계인이 어딨어?" 라는 식의 사고가 박혀버리는 탓에 "저는 천문학을 하고 있는데 우주생물학 쪽으로 관심이 많습니다." 는 등의 말을 하면 정신병자 취급하는 경우도 더러 흔하다. 물론 가장 긍정적인 반응도 "저 사람 굶어 죽기 딱 좋은 사람이네." 정도.. 인 모양.

3 생물학계의 반응

간단하게 요약하면 삽질하고 있네 정도로 아무런 관심이 없다.

뒤에서 다루겠지만 현재의 생물학은 지구의 생물을 위주로 연구하는데 지구의 생물을 연구한다고 해서 외계의 생물에 대한 연구나 예상을 못 할 이유는 없다. 지구에도 험지나 극한의 환경에서 사는 생물이 굉장히 흔하게 발견되기 때문에 생물학계의 반응은 터무니없는 소리라기보다는 딱히 발견도 되지 않은걸 고민하고 있는 것은 그다지 이득이 될 게 없다 정도로 해석할 수 있다.

물론 개인적인 관심이 없는 것은 아니라서 생물학, 생화학, 미생물학 등의 관련 학과와의 교류도 제법 활발하다.

4 외계인은 존재하는가

많은 사람들이 외계인의 존재 자체를 묻는데, 이는 흔히들 묻는 질문으로 외계인이라는 범주보다는 외계 생명체를 찾는 학문이기 때문에 외계인에 대한 질문은 연구하는 본인들도 부정적인 경우가 많다.

지난 수세기의 과학적 탐구를 통하여 인간 집단이 얼마나 폐쇄적인 사고와 틀에 갇혀왔다 라는 것은 자명한 역사적 사실로 밝혀지고있다. 특히 지난 수세기 동안 종교나 정치 등, 특정 이익집단의 보호주의적 차원은 conservative 한 사상의 대결을 넘어서 살인과 집단적 처형이라는 인류의 잔인함을 극도로 보여주는 실례를 수없이 보여왔다.

왜 인간은 나와 나의 사상에만 가치를 두는걸까? 물론 이러한 기본 소양이 인류를 다른 인종과 (hominids) 열악한 환경으로 부터 지켜온 경쟁적 도구로서의 역할을 무시할 수 없겠지만, 이제 인류의 문화와 과학이 전 지구상에서 상식적인 수준으로 전파되었고 또 비판되어지는 현실에 맞추어, 생각의 재도약이 필요하리라 믿게된다.

이러한 새로운 개념을 염두에 두고, 우연의 조합이 과연 우리에게만 있을 수 있을까 생각해 본다면 정령 확률적, 과학적, 상식적인 면에서 "아니오"가 올바른 대답을 것이다.

우주는 우리를 위해 태어나지도, 우리를 위해 돌고 유지되는 것이 아니라, 우연적 필연성으로 탄생하여 장고한 세월에 걸쳐 진화하고 또 생명을 잉태한 것이다. 우연적 필연성은 전 우주에 산포되어있는 법칙이라고 많은 현대 양자역학자들이 공감하고있다. 우리가 지구 모든 생명 속에있는 유전자의 유사성을 유추하여 볼때, 또 과학적 현상이 전 우주적으로 같은 법칙속에서 발생하는 것으로 볼때, 우주생명의 발로도 우주의 발생과 지구 생명의 기원과 같은 우연적 필요성에 기인한다고 보며, 이것은 우리 태양계에만 한정된 것이 아닌 전 우주적 현상으로 받아들여야 마땅할 것이다.

외계생명은 우주가 있음에 필연적으로 존재할 것이고, 그 좋은 예가 바로 우리이다.

5 외계 생명체의 발견 가능성

페르미 역설이라 불리는

"그래서 다들 어디에 있지?"

은 우주생물학이라는 분야의 주된 질문 중 하나이다

현재까지의 연구에 따르면 우주의 나이는 약 138억 년이며 지구의 나이는 45억 년, 지구 생물의 탄생은 38억 년으로 지구 생명체는 후발 주자선발 주자에 가깝다. 일단 생명체가 탄생하기 위해 필요한 환경이 되기 위해서는 수소나 헬륨보다는 무거운, 탄소, 산소, 규소, 철 등의 원소들이 만들어져야 하며, 이들은 태양보다 훨씬 거대한 별들에서만 합성된다. 그 후 거성(巨星)의 수명이 다해 우주공간으로 물질들을 방출 → 성운이 형성 → 성운이 뭉쳐져서 작은 별들이 생성됨 → 또한 중(重)원소들이 뭉쳐져서 행성이 생성되고, 항성에 귀속됨 → 행성내부에서 발생한 화학작용으로 생명체의 원료가 되는 분자들이 형성됨 → 이를 기반으로 생명체가 등장...이런 단계를 거치면서 보통 수억~수십억년의 세월이 흐른다. 헌데, 별이 아무때나 마구 생기는가? 우주의 진짜배기 물질중에서도 아직 10%만이 항성을 이루고 있는데다 상기한 수순을 밟고 성숙한 별들은 또 그의 8%에 불과하다고 알려져있다. 다시말해, 우주는 아직 초기단계에 머물러있다!

그러나 이런 비율을 감안한다고 쳐도, 광활한 이 우주에는 인류의 시야범위 안에 들 수 있는 은하의 갯수만 해도 수천억에 달하며, 그 중 하나인 우리 은하만 해도 천억~4천억개의 별이 있으니 그 8%만 세어도 수십~수백억의 별들이 성숙한 상태에 이르렀다는 소린데, 거기에 다시 수천억을 곱하면? 생각은 당신의 몫이다.

5.1 지구는 생명체에게 친절한 환경이다?

흔히들 생명체가 살 수 있는 행성의 형태를 지구와 같은 질소와 산소로 이루어진 대기와 더불어 물이 있어야하며, 행성의 온도가 상온정도로 안정적인 환경이라고 얘기들을 하는데, 이는 굉장히 거대한 오만이며, 일종의 종교적 믿음에 가깝다.

사실 지구의 대기는 생명체에게 유해하기 짝이 없다. 질소는 몰라도 산소의 경우 노화를 일으키는 기체이며, 생명체 뿐만 아니라 금속을 산화시키는 강력한 산화제이다. 유명한 표백 세제의 이름이 무엇인지 잠깐 생각해보자. 옥시크린 말이야애초에 지구 내에서도 최초~초기 생명체는 발효 과정을 통해 에너지를 얻는 혐기성 세포일 것이라고 예상하고 있다. 즉, 생명체의 호흡 물질 = 산소가 아니란 것.

환경의 경우도 딱히 상온이 모든 생명체에게 좋은 것이 아니다. 지구가 이런 환경을 지닌 탓에 지구 생명체들이 적응 한 것일 뿐, 지구 환경이 생명체들을 위해 변화한 것이 아니다. 화산 지대에 사는 생명체라거나 극지 빙하, 매우 높은 염도의 환경에 사는 생물 등 일반적인 지구 환경에서 살지 않는 경우도 흔하다. 애초에 일반적인 지구 환경이란 말도 인간의 기준에서나 일반적이지 지구 기준으로는 일반적이지 않다.

대중적으로 알려진 별의 질량에 따른 생물의 생존 가능 영역 역시 그저 지구의 환경을 바탕으로 끼워맞춘 것일 뿐 증명된 적은 한번도 없다. 이것은 마치 외국인이 한국에 오자마자 공항에서 신민아만을 본 후 바로 돌아가서 "한국인 여성은 신민아처럼 생긴 사람만 산다." 라고 하는 것과 같은 꼴.현재까지 생물이 공식적으로 확인 된 행성이 하나뿐인데 당연히 맞을 리가 없다.

즉 현재의 지구 생명체를 기준으로 외계 생명체를 생각하는 것은 성급한 일반화의 오류로, 생명체의 기준은 지구 생명체가 아니다.

5.2 하지만 이렇게 할 수밖에 없다?

문제는 외계 행성의 수는 우주 전체의 항성의 수보다 많을 것으로 생각된다는 것, 또 지구와 같은 환경에 생명체가 있을 가능성은 확인되었지만 지구와 다른 조건의 행성에 생명체가 있을 가능성은 아직 미지수라는 점이다. 발견의 속도를 더 빠르게 하기 위해 현실적으로 발견이 이미 확인 된 지구 환경의 생물을 먼저 찾는 것이 좋기 때문에 생명체 탐사는 지구형 행성, 산소 대기를 가진 행성을 우선적으로 선택한다.

5.3 찾고 나서의 문제

사실 우주생물학의 일은 지구 외 생명체의 발견까지이다.

그 후로는 생물학과의 일로, 발견 된 후에는 우주생물학과가 천문학과에서 생물학과의 하위분류로 넘어갈 가능성이 높다.

천문학도 : 여기부터는 우리가 할 수 있는 일이 없다. 팝콘이나 가져와라.

6 그래서 너네 진짜 어디 있냐

현재까지 인류가 확인한 생명체가 존재하는 행성은 단 하나로, 추가적인 발견은 전혀 이뤄지지 않고 있다. 이에 대해서는 여러가지 종류의 가설이 존재하는데, 증명될 가능성이 매우 희박하디 때문에 제시되는 설이 설득력이 있다면 가설로 인정받을 수 있는 탓에 가설이 70억개 있다는 표현을 사용하기도 한다.

자세한 내용은 인류 원리, 페르미 역설 등의 문서를 참고.

7 문제점 혹은 비판

외계 생명이라는 아주 매혹적인 주제를 연구하는 탓에 가려져 있을지도 모르는 문제로 일단 우주생물학은 끈이론의 입지와 크게 다르지 않다. 대신 우주생물학은 검증될 여지가 분명 존재는 하지만.

예를 들어 집에 있던 바늘을 잃어버렸는데 집 안을 뒤져봐도 안 나올 경우 우리는 어떻게 생각할까?

보통은 "아 어딘가 있는데 어딨는지 보이지를 않네." 라고 생각하고 계속 찾던지 포기하던지 한다. "아 바늘이 집에 없구나." 라고 생각하는 경우는 드물다.

우주생물학도 마찬가지로

찾을때까지 있는 것을 증명할 수 없지만 찾지 못 한다고 해서 없다고 확정할 수는 없다."

없는 것을 있다곤 할 수 있어도 있는 것을 없다고 할 수는 없다. 때문에 우주생물학의 탐구는 전 우주를 다 뒤져야 한다는 거대한 문제점에 부딪힌다.

8 지구와는 다른 매커니즘의 생명체에 대한 연구

우주생물학의 주된 연구 분야중 하나이다. 생명체가 꼭 지구와 유사한 환경에서만 존재하는 것은 아니기 때문,

8.1 에우로파의 사례

생명의 에너지 공급원을 지구와 같이 태양열이 아니라, 목성과의 조석력, 방사선, 심해의 열수공 등으로 치환한 생태계를 상상할 수 있다.
이러한 에너지 공급원을 기반으로 하는 생태계는 지구에도 존재하므로 가능성이 높다. 이러한 외계생태계를 기반으로 한 생물권이 실제로 발견된다면 드레이크 방정식에서 예상된 외계문명의 수는 기하급수적으로 늘게 된다.

8.2 규소기반 생명체의 사례

지구 유기물의 기반이 되는 원소인 탄소를 규소로 치환한 생명체가 가능할 수 있음을 시사한다. 하지만 규소는 탄소보다 반응성이 떨어지며, 설사 규소기반 생명체가 존재한다고 하여도, 호흡, 질량 등 생물학적 한계를 어떻게 극복할 지는 미지수,..안습

이 경우엔 실제로 탄소가 없이 규소만 주어진 상태에서 생물이 어떻게 활동하는지 고문실험을 진행 중이다.

8.3 물 대신 암모니아,메탄 등 다른 액체를 생명대사 용매로 활용하는 생명체의 사례

토성의 위성 타이탄에 존재할 가능성이 있어보인다. 하지만 암모니아,메테인,에탄올 등은 반응성이 높고, 아래부터 얼기 때문에 연교차-일교차가 어는점에 걸쳐 있는 행성에서라면 그것을 기반으로 한 생명체는존재할 가능성이 희박하며, 메테인같은 경우에는 무극성이기 때문에 다양한 용질을 수용할 수 없어 곤란하다...여러모로 안습

8.4 항성이나 중성자별에 서식하는 논리생명체의 사례

항성이나 중성자별에서, 플라즈마 등으로 이루어진 매카니즘의 생명체가 존재할 가능성도 있어 보인다. 심지어는 2차원 논리회로를 기반으로 한 2차원 생명체, 플래니버스의 아디언이라는 사례도 존재한다. 하지만 이 분야에 대한 연구는 아직 많이 되지 않은 편이다.. 어떻게 우리가 그들을 발견할 지도 미지수..안습

8.5 DNA 대신 다른 유전물질을 사용하는 생명체의 사례

DNA 대신 다른 유전물질을 기반으로 한 생명체를 연구하는 사례이다. 기계를 기반으로 한 생명체나, 플라즈마 논리생명체, 등은 DNA를 유전물질으로 사용할 수 없기 때문.
그리고 DNA 역시 지구에서 진화한 물질이기 때문에 범우주적이라고 할 수 없다.

9 우주생물학의 실용성

우주생물학은 기본적으로 외계에 있는 생명체들의 매커니즘을 추측하고, 그 가능성을 연구하기 때문에 앞으로 기계공학 분야에 미칠 영향이 대단히 커 보인다.하지만 지금은... 예를 들어 기계 생명체의 매카니즘을 연구하여 자가 복제가 가능한 로봇을 만들어 우주개척 분야에 쓴다던가, 생태계의 역할을 대체할 수 있는 로봇을 만든다던가... 하지만 현재로선 이 분야의 연구는 당장 빛을 발하지 못할 것으로 보인다.. 관심이 있는 위키니트라면 빨리 연구하자..

10 탐험 사례

실제 탐사체가 탐험을 진행한 사례를 소개한다.

10.1 금성

너무나도 지옥같은 환경 탓에 탐사선이 못 버틴 경우가 허다하다... 생물을 찾기 전에 금성에서 버틸 수 있는 탐사선을 만드는게 우선.

10.2 화성

화성 탐사선 바이킹이 실험을 진행한 결과 화성엔 생물의 흔적이 발견되지 않았다.

라고 알고 있는 사람이 많은데

사실 실험 방식에 결정적 문제가 있었다. 화성은 이산화탄소 대기를 가진 행성인데 산소 호흡하는 생명체가 있는지를 조사한 것.사막에서 김씨 찾기

때문에 현재는 바이킹의 실험 결과를 바탕으로 화성의 생명체 존재를 이야기 하는 사람은 없다. 딱히 나사에서도 결과나 실험 자체에 대해 별 언급이 없다....

10.3 타이탄

호이겐스호가 표면 탐사에 성공했고 추가 탐사가 계획되어 있다.

11 현황

외계 생명체를 직접적으로 발견하는 것은 아직까지 기술적으로 한계가 많기 때문에 주로 외계행성 탐사라는 간접적 방법을 통해 연구하는 경우가 많다. 태양계 행성 탐사는 가장 빠르고 직접적인 방법이며 현재 태양계 내의 여러 행성, 위성들에 대한 탐사선 계획이 진행되고 있다.

우주생물학만을 전공으로 하는 교수나 연구원은 찾아보기 힘들고 다른 전공을 하면서 간혹 관심을 가지고 참여하는 형태를 가진다. 가령 천체물리학을 하면서 반취미 삼아 미생물학을 공부한다거나 하는 식.

우주생물학을 대학원에서 전공할 수도 있다. 워싱턴대

Astrobiology, Journal of Astrobiology, Astrobiology primer 등의 저널이 있으며 몇몇은 정기 저널로 나오고 있다. 조만간 신교재 출판도 계획 중인 모양.

12 현재까지 생명체의 존재가 확인 된 행성 목록

테라포밍 제외 한동안은 이 곳에 행성이 추가될 일은 없을 것이다.
지금 2016년이니 음... 나무 라이브가 나왔고 9월21일 오후 6:22분 미래의 후손(2116)이발견 하겠다.

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