[ScienceTimes : 2008년 02월 19일(화) ]
 
 판 구조 운동, 생명체 서식 필수 요소


테크노 리더스 다이제스트  우리는 지구의 변화를 생생하게 보고 있으며 이러한 변화로 수많은 동식물이 멸종의 위기에 처해 있다는 것도 알고 있다. 하지만 지구는 처음부터 이러한 생명 서식의 한계 조건에서 태어났다. 최근 하버드-스미스니안 천체물리 연구소(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)의 천문학자들은 지구의 크기가 조금만 더 작거나 질량이 작았다면 지구에 생명이 존재하지 않았을 것이라는 연구 결과를 발표했다.

지구가 더 작았다면 대륙과 산맥을 형성시키는 힘인 지각의 판구조 운동이 일어나지 않아 생명의 터전을 제공하지 못했을 것이라는 논리다. 이 연구는 211회 미국천문학회 기자 회견에서 화제가 되었다. 학회 발표에서 하버드대의 다이애나 발렌시아(Diana Valencia)는 “판구조 운동은 생명체에게는 절대적으로 필요하다. 우리의 계산에 따르면 암석형 행성들은 크기가 클수록 생명 서식에 더 적합하다”고 말했다.

판구조 운동은 행성의 표면에서 거대한 판 조각들이 움직이는 것을 말한다. 판들은 서로 멀어지거나 다른 판 밑으로 미끄러져 들어가기도 하고, 서로 충돌해 히말라야와 같은 거대한 산맥을 만들기도 한다.

판구조 운동에 필요한 에너지는 표면 아래에서 끓는 마그마가 제공한다. 초콜릿이 가득한 냄비를 끓일 때 아래쪽은 뜨겁지만 차가운 표면에 얇은 껍질이 형성되는 것처럼, 뜨거운 마그마가 식어서 지각을 형성하는 것이다.

판구조 운동은 지구의 온도 조절 장치로 작용하는 이산화탄소와 같은 물질의 복잡한 화학작용과 순환을 가능하게 하므로 생명체 서식에는 반드시 필요한 요소이다. 암석에 갇힌 이산화탄소는 화산이나 해저산맥 같은 곳에서 암석이 용융될 때 대기로 방출된다. 이러한 순환은 행성 전체 규모에서도 중요하다.

발렌시아와 그녀의 연구팀은 판구조 운동이 가능한 암석형 행성의 크기 한계를 주제로 연구했다. 특히 질량이 지구의 2배에서 10배 정도 되는“슈퍼지구”에 대해 연구했다. 이보다 더 큰 행성들은 형성 과정에서 기체를 빨아들여 해왕성이나 목성같은 기체 행성이 된다.

연구팀은 슈퍼지구의 지질활동이 우리의 지구보다 활발하다는 것을 알아냈다. 슈퍼 지구의 판들은 더 얇고 압력은 더 강하기 때문이다. 지구의 크기는 판구조 운동이 일어날 수 있는 한계점에 있는 것으로 밝혀졌다.

지구보다 약간 작은 금성에 판구조 운동이 없는 것을 보면 놀랄 일도 아니다. 태양계에서 가장 큰 암석형 행성인 지구에만 생명이 존재하는 것은 우연이 아닐 수도 있다.

 
 

외계행성 탐색가들은 벌써 다섯 개의 슈퍼지구를 발견했다. 이 행성들 온도가 생명체에게 적합하진 않지만 슈퍼지구가 이렇게 흔하게 관측된다면, 지구와 비슷한 궤도를 가지고 생명체의 존재 가능성이 큰 행성을 찾을 날도 멀지 않을 것이다. 하버드대의 사셀로프(Sasselov) 교수는 생명체가 서식할 수 있는 지구형 행성이 매우 많을 것이라고 주장했다.

먼 후세에 어떤 슈퍼 지구는 인기 있는 휴가지가 될 수도 있을 것이다. 부글거리는 온천과 물을 뿜는 수많은 간헐천을 가진 옐로우 스톤 국립공원과 같은 화산대가 행성 전체적으로 넓게 자리 잡은 모습이거나, 어쩌면 지구와 같은 대기가 있을 수도 있다. 가장 큰 슈퍼 지구의 중력은 지구 중력의 3배 정도로 그 곳에서는 허리가 좀 아플 수도 있겠지만, 대단한 관광에 그 정도 아픔은 충분히 체험할 만한 가치가 있을 것이다.

슈퍼지구는 인류가 살고 있는 지구의 두 배 정도 크기로 비슷한 지형을 갖는다. 하지만 빠른 판구조 운동으로 산맥과 해구가 형성되기 전에 표면의 순환이 이루어져 산들은 낮고 해구는 얕다.

지구 궤도와 비슷한 궤도를 갖는 슈퍼지구의 날씨 또한 지구와 비슷할 것이다. 긴 우주여행에 지친 사람들이 슈퍼지구에 도착하면 마치 고향에 온 듯한 기분을 느낄 지도 모른다. 인류가 슈퍼지구로 여행하는 날이 기대된다.
 
한국과학기술정보연구원, Techno Leaders' Digest (TLD)