외계인 우주 지적 생명체는 존재할까?

인간만이 우주의 지적 생명체일까?

외계인의 존재 가능성

우주에서 인간과 소통할 수 있을 정도의 지능을 가진 생명체는 과연 존재하는 것일까? 아니면 인간만이 우주에 홀로 있는 것일까? 어쩌면 다른 세계에서 밤하늘을 올려다 보면서 같은 질문을 하는 다른 지적인 존재들이 어딘가 존재하고 있을지도 모른다. 우리보다 더 발전된 문명을 갖고 행성 간 통신이 가능하며 은하 전체에 연결된 사회 네트워크를 구축한 문명이 있을 수도 있다. 인류는 본능적으로 우주밖에 생명체의 존재를 확인하고 싶어해 왔다.이러한 의문은 아주 오랜 역사에 걸쳐 이루어졌지만, 신학에 의해 배척된 영역이었다. 오늘날에 들어서야 인류 역사상 처음으로 지적 외계 생명체의 탐색이 과학의 영역에 들어갔다. 과학자들은 외계인을 찾기 위해서는 지구와 비슷한 환경의 행성을 찾아야겠다고 생각했다. 근처에 있는 여러 별의 움직임을 통해 지구만큼 크면서 항성을 공전하는 행성을 발견했다. 이 행성들은 마치 지구가 태양을 도는 것과 같은 행성이다. 지구에 생명체가 출현하는 과정은 우주 전체에서 매우 일반적이다. 지능과 기술은 생존 가치가 높기 때문에 원시 생명체는 수십억 년에 걸쳐 진화한 다른 별의 행성에서 때때로 지능, 문명 및 첨단 기술을 개발할 가능성이 있다. 또한 우리는 이제 지구 깊은 우주에서 다른 문명과 의사 소통하는 데 필요한 모든 기술을 갖추고 있다. 사실, 인류는 이제 다행성 종족이 될 중요한 단계를 밟으려 하고 있지만, 다른 외계 문명과는 한 번도 접촉한 적이 없다. 실제로 외계 생명체가 얼마나 널리 퍼져 있는지 추정하려는 시도는 현재로서는 신뢰할 수 없다. 우주에 대한 인간의 이해 수준은 우리 은하계의 기술 문명 수를 추측하기에 충분하지 않기 때문이다. 그러나 몇 가지 사실에 비추어 볼 때 우주에는 필연적으로 다른 생명체가 존재하는 것으로 보인다. 대표적인 사실 중 하나는 태양계와 같은 시스템은 형성하기가 상당히 쉽고 별 근처에 행성이 매우 풍부하다는 것이다. 예를 들어, 우리 태양계에는 세 개의 또다른 소형 "태양계"가 있다. 목성과 토성은 10개 이상의 위성을 가지고 있고 천왕성은 5개 이상의 위성을 가지고 있다. 분명히 태양계가 생성되었고 태양계와 같은 시스템이 우리 근처에서 형성되었다. 현재, 가까운 별에서 행성계를 탐지하는 우리의 유일한 기술은 모항성의 운동에 있는 행성에 의해 야기되는 중력 교란을 연구하는 것이다. 근처에 수십 년 동안 일정하게 움직이는 별이 있다고 가정하고, 그 별에 지구에서 관찰하는 궤도와 다른 궤도를 돌고 있는 비발광 위성이 있다면 별과 위성은 공통 질량 중심을 중심으로 회전한다. 질량 중심은 항성 배경에 대해 직선을 따라가므로 빛나는 별은 정현파 경로를 따라간다. 이 진동을 통해 위성의 존재를 추론할 수 있다. 또한 진동의 주기와 진폭으로부터 위성의 주기와 질량을 계산할 수 있다. 바너드라고 하는 별은 태양에서 가장 가까운 단일 별이다. 약 6광년 떨어져 있는 희미한 적색왜성인 바너드는 적어도 두 개의 행성을 갖고 있다. 그 행성들은 각각 목성과 비슷한 질량을 갖고 있다. 그러나 이것 역시 관찰이 매우 어렵기 때문에 여전히 논란이 있다. 이것보다 더 흥미로운 것은 태양에 가장 가까운 12개 이상의 단일 별 중에서 거의 절반이 목성 질량의 1배에서 10배 사이의 질량을 가진 어두운 행성을 가지고 있을 수 있다는 점이다. 또한 성간 가스와 먼지의 수축 구름에 의해 형성되는 행성계에 대한 많은 이론적인 연구에 따르면 행성의 탄생은 필연적으로 별의 탄생을 동반한다는 것을 보여준다. 지구상의 유기체의 주요 분자는 단백질과 핵산이다. 단백질은 아미노산으로 구성되고 핵산은 뉴클레오타이드로 구성된다. 다른 우주와 마찬가지로 지구의 원시 대기는 수소와 수소 화합물이 풍부합니다. 분자 수소, 메테인, 암모니아 및 물이 화학 결합을 끊을 수 있는 거의 모든 간헐적 에너지원이 있는 상태에서 함께 혼합될 때 생성된 당은 아미노산의 화학적 구성 요소다. 산 그리고 뉴클레오티드 및 질소 염기의 수율이 크게 향상된다. 예를 들어, 실험을 통해 각 자외선 광자가 생성하는 아미노산의 양을 결정할 수 있다. 별의 진화에 대한 이해를 바탕으로 지구가 존재한 후 처음 10억 년 동안 태양이 방출하는 자외선의 양을 계산할 수 있다. 이 두 비율을 통해 원래 지구에서 형성된 아미노산의 총량을 계산할 수 있다. 아미노산은 또한 주변 온도에 따라 달라지는 속도로 자연적으로 분해된다. 따라서 우리는 생명의 기원을 정상 상태로 계산할 수 있다. 오늘날 바다에 많은 아미노산이 섞여 있다면 그 결과는 1% 아미노산 용액이 될 것이다. 이는 통조림 식품의 아미노산 농도와 유사하다. 생명의 기원은 구성 요소의 기원과 다르지만 아미노산을 단백질과 같은 분자로, 뉴클레오티드를 핵산과 같은 분자로 연결하는 실험실 연구가 진행되고 있다. 짧은 핵산 사슬이 시험관 내에서 어떻게 복제되는지에 대한 연구는 핵산 정보를 단백질 정보로 번역하는 자연 유전 암호에 대한 단서를 제공한다. 또한 주로 긴 탄화수소 사슬로 구성된 것으로 보이는 다량의 갈색 중합체를 생성한다. 생명의 탄생에 대한 또 다른 단서는 지구에 지질학적 기록에 남아 있다. 27억에서 35억년 된 퇴적암의 얇은 부분에는 직경이 100분의 1밀리미터인 작은 내포물이 있다. 하버드 대학와 캘리포니아 대학에서 연구한 결과, 이러한 내포물은 박테리아 및 청록색 조류로 확인되었다. 박테리아와 남조류는 진화된 유기체이며, 그 자체가 오랜 진화 역사의 결과다. 그러나 지구나 달에는 40억년 이상 된 암석이 없다. 그 이전에는 두 땅의 표면이 행성의 형성 마지막 단계에서 녹아 내린 것으로 추정된다. 따라서 생명의 기원은 기껏해야 몇 억 년 안에 일어난 일이다. 생명체는 지구의 현재 시대보다 훨씬 짧은 기간에 지구에서 시작되었다. 추가적인 증거로, 생명체가 발생할 가능성은 수소가 풍부한 가스와 액체 및 물이 풍부한 행성에서 높다. 이러한 조건은 우주 전체에 해당되므로 생명도 흔할 수 있다. 그러나 우리가 외계 생명체의 실제 사례를 발견할 때까지 그 결론은 확실하지 않다. 1976년 화성 표면에 착륙된 바이킹 임무의 목표 중 하나는 외계 생명체의 존재를 확인하는 것이다. 이 차량은 다른 행성에서 처음으로 생명체에 대한 탐색을 수행할 것이다. 바이킹 착륙선의 임무는 화성의 미생물 신진대사에 대한 세 가지 독립적인 실험, 화성 표면 물질의 유기 화학 실험 및 거시적인 유기체를 촬영(있는 경우)하는 것이다. 안정된 태양계 기간 동안 지구상의 지능과 기술은 발전했다. 이 기술은 현재 생태계 파괴, 천연 자원 고갈 및 핵 전쟁에 대한 위협을 제기하지만 분명한 이점이 있다. 인간에 의한 재해가 없다면 지구의 물리적 환경은 수십억 년 동안 안정적으로 유지될 것이다. 지능과 기술의 진화에 필요한 변수는 너무 많고 가능성이 희박해서 모든 행성이 기술 문명을 진화시키는 것은 아니다. 반면에 기술의 진보가 지적 생명체 자체를 파괴할 수도 있다. 문명의 수를 추정하는 것은 분명히 매우 불확실한 작업이다. 과학자들도 서로 다른 의견을 가지고 있다. 가장 설득력 있는 가설은 기술적으로 현재 지구 수준 이상인 문명이 100만 개정도 우리 은하에 있다는 것이다. 무작위로 분포한다고 가정하면 우리와 가장 가까운 문명 사이의 거리는 약 300광년이다. 따라서 가장 최근의 문명과 우리 사이에 전달된 모든 정보는 편도 여행의 경우 최소 300년, 질의 응답에 최소 600년이 소요된다. 전파는 외계인과 접촉하는 가장 빠르고 저렴한 방법이다. 지구에서 이루어진 기술 발전 중 전파는 각 광자의 비용과 성간 가스 및 먼지가 흡수하는 복사량 측면에서 가장 효과적이고 경제적인 성간 통신 방법으로 간주된다. 성간 우주선을 통한 물리적 통신은 배제할 수 없지만 더 느리고 더 비싸고 더 어려운 통신 수단이 될 것이다. 지구는 지난 수십 년 동안 성간 무선 기능을 생성했을 뿐이므로 우리가 노출될 문명은 기술적으로 지구 뒤에 있지 않을 것이다. 또한, 매우 오래되고 인내심이 많은 문명을 제외하고는 대화의 가능성이 없는 것 같다. 이러한 상황을 감안할 때 다른 별이 지구에 단방향 전파 메시지를 보내고 있을 가능성이 매우 높다. 이러한 신호를 차단하려면 전송된 메시지의 주파수, 대역폭, 변조 유형 및 별표를 추측해야 한다. 정확한 추측은 쉽지 않지만 생각보다 어렵지 않다. 대부분의 천문 전파 스펙트럼은 매우 시끄럽다. 이는 우주 초기의 3켈빈 배경 복사, 탐사선의 작동으로 인해 발생하는 소음, 지구 대기에 의한 복사 흡수를 포함한 성간 물질 때문이다. 성간 물질의 소음은 우주에 전파 망원경을 배치하면 피할 수 있다. 그 외의 소음은 다른 문명이 받는 소음과 같다. 그러나 무선 잡음 스펙트럼에는 명백한 최소값이 있다. 적어도 과학적으로 발전된 사회에서는 구별할 수 있는 몇 가지 고유 주파수가 있다. 그들은 성간 공간에서 더 풍부한 분자와 자유 라디칼에 의해 방출되는 공명 주파수다. 아마도 이러한 공명 중 가장 분명한 것은 1,420MHz의 주파수일 것이다. 수소 원자의 회전하는 전자가 자발적으로 뒤집혀 회전 방향이 수소 핵을 구성하는 양성자의 방향과 반대가 되면 그 주파수가 방출된다. 가장 풍부한 성간 가스인 수소가 이 주파수에서 복사선을 흡수하고 방출하기 때문에 이러한 주파수는 통신하기에는 너무 시끄럽다. 다른 합리적이고 사용 가능한 통신 채널이 많지 않으므로 올바른 채널을 결정하는 것이 너무 어렵지 않아야 한다. 행성간 통신에 사용할 수 있는 대역폭을 추측하는 데 유사한 논리를 사용할 수 없다. 대역폭이 좁을수록 신호가 감지하기에 너무 약해지기 전에 더 멀리 이동할 수 있지만. 반면에 신호는 더 적은 정보만 전달할 수 있다. 따라서 최대 거리까지 신호를 전송하면서 최대 정보량을 전송하는 부분을 찾아 적절한 수준에서 절충하는 것이 필요하다. 충분히 발달 된 문명만이 광대역 신호와 대규모 수신 시스템 및 주요 자원을 보유할 수 있다. 실제로 신호를 검색할 때 정확한 대역폭을 추측할 필요는 없으며 최소 대역폭만 추측할 수 있다. 인접한 많은 대역에서 한번에 통신이 가능하다. 이러한 각 채널은 개별적으로 연구할 수 있으며 여러 인접 채널의 데이터를 결합하여 정보나 민감도의 손실 없이 더 넓은 채널에 해당하는 결과를 얻을 수 있다. 절차는 컴퓨터의 도움으로 비교적 쉽다. 사실 그것은 펄서 연구에 일상적으로 사용된다. 어떤 경우에도 송신 문명이 1,420MHz와 같은 자연주파수 중 하나에서 방송되지 않을 가능성 때문에 최대 채널 수를 관찰해야 한다. 물론 지금 우리는 어떤 별을 들어야 하는지 알지 못한다. 가장 보수적인 접근 방식은 우리의 수신기를 가장 가까운 것부터 시작하여 태양과 다소 유사한 별들로 바꾸는 것이다. 1960년, 오즈마 프로젝트는 처음으로 약 12광년 떨어진 두 개의 가까운 별에 신호를 보냈다. 프로젝트 오즈마는 동화 '오즈의 마법사'에서 따온 이름으로 1,420MHz로 4주 동안 방송됐지만 결과는 부정적이었다. 그 이후로 많은 다른 연구가 있었지만 그들 중 어느 것도 똑같이 성공하지 못했다. 약 2,000억 개의 별이 있는 은하계에 100만 개의 기술 문명이 있다면 통계적으로 200,000개의 별에 통신을 보내야 단 한 번 성공할 수 있다. 지금까지 우리는 약 200개의 별만 탐색했다. 이것은 필요한 노력의 0.1%에 불과하다. 우리의 현재 기술은 성간 거리가 먼 곳에서 정보를 주고받는 데 매우 적합하다. 예를 들어 푸에르토리코 아레시보 천문대의 전파망원경이 초당 1it(바이너리)의 속도로 정보를 전송하고 1Hz의 대역폭으로 정보를 전송하면 은하계 어디에서나 동일한 전파를 통해 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 아레시보 망원경은 추정되는 300광년보다 수백 배 더 먼 거리에서 가장 가까운 외계 문명에 전송된 유사한 신호를 감지할 수 있다. 정보를 탐지하기 위해 수십만 개의 별을 검색하는 것은 비용이 많이 들고 수십 년이 걸린다. 기존의 메이저 전파망원경은 일상 업무를 중단하고 외계 생명체를 찾는 임무에 집중하기 어렵다. 외계 생명체를 찾는 데 전념하는 전파 망원경을 만드는 것은 외계 지능을 진지하게 찾는 유일한 실용적인 방법이지만 수천만 달러의 비용이 든다. 이 모든 어려움을 극복하고 우리가 외계 생명체와 접촉하고 상호 작용할 날이 올까?