[스페이스]인간이 살 수 있는 외계 행성 등장?

케플러 우주망원경이 은퇴 전 찍은 태양계 외부 'K스타'들의 모습. [사진=NASA]

[아시아경제 김종화 기자]먼 우주에 인간이 살 수 있는 지구와 비슷한 별이 있을까요? 경제 분야에서 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 적당한 상태의 수프를 먹는 것을 '골디락스(Goldilocks)'라고 하면서, 이를 '적당한 호황'이란 의미로 사용합니다.

우주에도 '골디락스존'이 있습니다. 골디락스존은 온도가 적절하고 물이 있어 생명체가 살 수 있을만한 지대를 말합니다. 온도가 너무 뜨겁지도, 차갑지도 않아야 하는 만큼 지구처럼 태양과 적당한 거리를 유지하고 있는 행성이어야 합니다.

이런 외계 행성을 찾는 역할을 했던 것이 지난해 은퇴한 케플러 우주망원경이었습니다. 케플러는 지난해 11월15일 1억5100만 ㎞ 떨어진 우주 속에서 잠들었는데, 9년반 동안 지구로부터 14억8400만㎞ 떨어진 곳까지 비행하면서 모두 2681개의 행성들을 발견했습니다.

미 항공우주국(NASA)은 최근 케플러가 발견한 행성 중 550개 정도가 지구처럼 표면이 암석으로 이뤄져 있고, 그 가운데 9개는 행성 표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 골디락스존에 있는 지구형 행성이라고 밝혔습니다.

액체 상태의 물은 생명체 존재의 가장 중요한 요건이지요. 행성이 수성이나 금성처럼 태양 주위를 너무 가깝게 돌면 물이 모두 증발해버리고, 토성이나 해왕성처럼 너무 멀리 있으면 물이 얼어버립니다. 그래서 태양계에서는 지구와 화성만이 골디락스존 안에 있다고 할 수 있습니다.

최근에는 태양계 너머의 'K스타'들이 주목받고 있습니다. 지아다 아르네 NASA 고다드우주비행센터 박사가 '천체물리학저널'에 발표한 논문에 따르면, 생명체가 거주할 수 있는 K스타라는 특별한 종류의 별들이 발견됐는데 이들은 태양보다 온도가 낮아 빛이 약하고 반지름이 작은 '왜성(dwarf star)' 입니다.

K스타들은 170억~700억년에 이르는 긴 시간 동안 존재해왔습니다. 태양의 나이 100억년보다 최대 7배나 길어 생명체가 진화할 충분한 시간을 지녔다는 점에서 주목받고 있습니다.

K스타는 지구에서 너무 멀리 떨어져있어 지구 관측소에서 보려면 상당한 양의 산소와 메탄이 존재해야 합니다. 대기의 화학적 조성을 컴퓨터 시뮬레이션한 결과 K스타 주변에서 태양과 같은 별들보다 훨씬 강력한 산소와 메탄 등 생체 징후가 포착됐습니다. 특히 산소가 메탄을 분해하는 과정이 빠르게 일어나지 않아 대기에 축적될 가능성이 높다고 합니다.

지구에서 40광년 떨어진 '트라피스트-1(TRAPPIST-1)' 주위를 도는 7개 행성도 가능성 여부로 주목받고 있습니다. 트라피스트-1 주위를 도는 7개 행성 모두 질량의 최대 5%까지 물로 이뤄졌을 수 있다는 NASA의 연구결과가 지난해 2월 국제학술지 '천문학과 천문물리학'에 발표됐기 때문입니다.

'트라피스트-1' 주위를 도는 7개 행성의 모습(위)과 태양계 행성의(아래) 모습. [그림=NASA]

NASA는 스피처·케플러 우주망원경으로 7개 행성의 밀도 등을 계산한 결과 7개 행성은 단단한 바위로 이뤄졌고, 질량의 최대 5%가 물로 이뤄졌을 것이라고 예상했습니다. 이는 지구의 전체 질량에서 물이 차지하는 비율(0.02%)보다 250배 높은 수치입니다.

7개 행성은 중심별인 트라피스트-1과 가까운 곳부터 영어 알파벳 순으로 b·c·d·e·f·g·h행성으로 불리는데, 각각의 공전 주기는 1.51~20일로 태양과 가장 가까운 수성의 공전 주기(88일)보다 짧습니다. 그 만큼 중심별과 7개 행성 간 거리가 가깝다는 말입니다.

행성들의 반지름은 지구의 0.76∼1.13배, 질량은 지구의 0.41∼1.38배로 지구와 비슷한 크기라고 합니다. 2017년 이들의 존재가 최초로 발표됐을 당시 과학계는 7개 행성의 표면 온도가 0~100℃ 안팎이어서 물이 있을 가능성이 높고, 생명체가 존재할 확률도 크다고 기대했었습니다.

NASA 연구진은 트라피스트-1과 가장 가까운 행성 b·c는 대기 중에 수증기로, 거리가 먼 f·g·h행성은 얼음형태로 물이 존재할 것이라고 밝혔습니다. 7개 행성 가운데 행성 e가 지구와 가장 비슷한 조건일 것으로 관측했습니다.

그러나 아직까지 이들 7개 행성에 산소의 존재 여부 등은 알려지지 않았습니다. NASA는 내년에 데뷔하는 제임스웹 우주망원경을 통해 각 행성의 대기질을 분석할 예정입니다. 트라피스트-1 주위를 도는 7개 행성 가운데 인간이 살 수 있는 행성이 나타나길 기대합니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr