안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 해저 열수 분출구 주변 생태계는 태양에너지가 아닌 다른 방식으로 생존하는데, 이곳의 생명체가 진화한 방식은 무엇이며, 이는 외계 생명체 탐사에 어떤 시사점을 주나요?
해저 열수 분출구 주변 생태계는 태양 에너지 대신 화학에너지를 이용하여 생존하며 이는 생명체 진화의 다양한 가능성을 보여주게 되지요~해저 열수 분출구는 해양 바닥에서 뜨거운 물과 화학물질(황화수소, 메탄 등)이 분출되는 지역으로 고온(400도이상), 고압(심해의 높은 수압), 빛이 도달하지 않는 지역으로서 극한적인 조건을 가지게 합니다. 이 지역 생명체는 태양 에너지를 사용하는 대신 화학적인 합성을 통해 에너지를 얻게 됩니다. 열수 분출구에서 나오는 황화수소나 메탄같은 화합물을 산화하여 에너지를 얻게 됩니다!
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Q. 우주 내의 별들은 계속 생성되고 없어지는 것인가요?
우주 내의 별들은 끊임없이 생성되고 소멸하는 과정을 겪으며 별의 형성, 진화, 죽음을 ㅗ이루어지는 순환 과정을 거치게 하며 별은 주로 성운이라고 불리는 거대한 가스와 먼지 구름에서 형성되며 성운 내 가스와 먼지가 중력에 의해 밀집되기 시작하면서 밀도가 높은 영역이 형성되게 됩니다. 중력으로 인해 수소 가스가 계속 압축되면서 중심 온도가 상승하며 중심부의 온도가 약 1000만K 이상에 도달하면 수소가 헬륨으로 융합하는 핵융합 반응이 시작되며 별이 스스로 빛을 ㅐㄴ기 시작하며 주계열성으로 진입하게 되지요~ 은하마다 별 생성 속도는 다르게 됩니다. 별의 수명은 주로 초기 질량에 의해 결정되며 작은별은 연료를 천천히 소비하여 수십억~수조년의 긴 수명을 가지며 중간 크기의 별은 수소 연료를 소진하면 중심부에서 헬륨 연소가 시작되고 외부는 팽창하여 적색 거성이 되고 최종적으로 백색왜성과 행성상 성운을 형성하며 죽음에 이르게 됩니다. 질량이 큰 별은 연료를 빠르게 소비하여 수백만~수천만년의 짧은 수명을 가지게 되며 폭발적인 초신성 폭발로 생을 마참하게 되면서 블랙홀이나 중성자별이 되게됩니다! 결과적으로 별의 죽음은 에너지가 고갈됨에 따라 나타나게 됩니다. 별은 죽는다해서 끝이 아니라 새로운 별의 탄생을 위한 재료가 되기도 합니다!
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Q. 암흑에너지의 존재는 어떻게 검증하였나요?
암흑에너지는 우주가 가속팽창하고 있다는 관측 결과를 설명하기 위해 제안된개념인데요 아직까지 그 존재를 직접적으로 검증해 내지는 못하였습니다. 하지만 간접적으로 확인하고 있지요. 초신성을 관측하여 가속팽창을 확인하기도 하였는데요. 1990년대 후반 Ia형 초신성을 관측하여 우주의 팽창 속도를 측정하였으며 이들의 밝기를 통해 우주의 거리를 측정해 내게 된것이지요. 먼 거리에 있는 초신성이 예상보다 더 어둡게 관측되는것은 우주가 일정한 속도로 팽창하지 않고 시간이 지남에 따라 팽창 속도를 가속화 하고 있음을 의미하게 되는것이지요! 또한 우주배경복사를 통해서도 확인가능한데요 우주 배경복사의 미세한 온도 변화를 분석으로 우주의 물질, 에너지의 구성ㅂ ㅣ율을 추정할수 있께 해주었죠. 이를 통해 우주 전체 에너지 밀도에서 약 68%가 암흑 에너지로 구성된다는 결론을 이끌어 내게 된것이죠! 은하와 은하단의 분포를 조사하여 우주의 대규모 구조 형성을 연구하기도 하며 중력렌즈를 통해 거대한 질량이 주변 공간을 왜곡하여 그 뒤에 있는 천체의 빛을 휘게 하는 것을 통해 암흑물질과 암흑 에너지가 우주 공간에 미치는 중력적 영향을 분석해 낼수 있게 됩니다!
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Q. 외계행성 외계인 탐색할 때 왜 꼭 물이 없으면 못 산다고 보나요?
이는 지구의 우리들을 기준으로 맞춰줘 있기 때문에 그런것이지요~ 즉 지구상의 모든 생명체는 물이 없으면 이루어질수 없기 때문인데요. 물은 극성분자로서 다양한 화합물을 녹일수 있어 화학 반응이 활발히 일어나는 환경을 제공하고 생명체의 대사 과정에서 중요한 단백질, 핵산, 탄수화물 등의 물질이 물 속에서 잘 작동하게 되지요. 또한 물은 높은 비열을 가져 온도 변화가 심하더라도 안정적인 구조를 가지게 하며 생명체가 극단적인 온도 변화를 겪지 않도록 해주는 거시지요! 물은 비교적 좁은 온도범위에서 액체상태를 유지하며 기체와 고체 상태로 쉽게 전환되기에 에너지 전달과 순환이 이루어져 생태계가 효율적으로 유지되수 있게 해주는 것이지요! 우리가 본것이 이러하기에 이러한 환경에서 살 확률이 높다고 생각하여 실제로 이와 비스한 환경을 만들려고 하는 것이지요!
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Q. 허블 상수의 변화는 우주의 나이에 어떤 영향을 미치나요?
허블상수는 우주의 팽창 속도를 나타내는 값으로 우주의 나이와 밀접한 관계를 가지게 하며 허블 상수의 값이 변하면 우주의 나이에 대한 추정치도 변하게 됩니다. 허블 상수가 클수록 우주의 팽창 속도가 더 빠르다는 의미이며 우주가 현재 상태에 도달하는데 걸린 시간이 짧았음을 의미하며 허블 상수가 커지면 우주의 나이가 더 젊어지게 됩니다. 반대면 허블상수가 작아지며 우주의 팽창속도가 느려진다는 것을 의미하겠지요! 그럼 우주의 나이가 더 많아지게 됩니다.