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제가 수학 좀 합니다. 그래서 무작정 찾기보다 수학적으로 외계인이 정말 존재하는지 먼저 알아보기로 했습니다. 또 외계인이 있다면 왜 아직 보지 못했는지 수학적으로 따져봤습니다.

똑똑한 외계인 있는지 알려면 고려할 요소는?

외계인의 존재 유무를 밝히는 다양한 방정식이 이미 만들어져 있었어요. 그중 가장 유명한 건 미국 천체물리학자 프랭크 드레이크가 외계인을 찾을 때 고려해야 할 요소를 알기 위해 고안한 ‘드레이크 방정식’입니다. 드레이크는 1961년 미국 그린뱅크에서 열린 외계 지적생명체 탐색(SETI) 회의에서 이 방정식을 발표하고 회의에 참석한 과학자들과 각 변숫값에 대해 논의한 뒤 통신 가능한 외계 문명의 수가 최소 20개는 된다고 주장했죠. 사실 이 방정식은 방정식의 해보다 외계인의 존재 여부를 알려면 앞으로 어떤 요소를 연구해야 하는지 제시하는 데 큰 의미가 있어요. 

현재 드레이크 방정식에서 지구와 환경이 비슷한 행성이 얼마나 되는지 알아보는 변수들은 조건을 더 명확하게 정의해 추정할 수 있어요. 하지만 여전히 통신 기술을 가진 외계인과 문명 유지 기간에 관해서는 추정하기 어렵죠. 

통신 기술을 가진 외계 문명이 36개?

2020년 6월 지금까지 밝혀진 사실과 새로운 가설을 통해 통신 가능한 외계 문명의 수를 추정할 수 있는 방정식이 학술지 ‘천체물리학저널’에 발표됐어요. 크리스토프 콘슬라이스 영국 노팅엄대학교 천체물리학과 교수팀은 생명체가 탄생할 수 있는 조건을 갖춘 행성에는 반드시 생명체가 탄생하고 지적생명체로 진화한다는 전제 아래, 생명체가 탄생하기 적합한 45~55억 년의 별에 주목했어요. 즉 지적생명체가 탄생할 조건을 드레이크 방정식보다 명확하게 정의한 거예요. 그 결과 통신 기술을 지닌 외계 문명이 최소 약 36개라고 밝혔어요.

똑똑하지 않아도 좋아! 시거 방정식

지적생명체까지는 바라지도 않고 지구가 아닌 다른 행성에 생명체가 있는지만 알아보는 방정식을 만든 과학자도 있어요. 2013년 사라 시거 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 행성과학물리학과 교수는 생명체의 증거를 발견할 수 있는 행성의 수를 구하는 일명 ‘시거 방정식’을 발표했어요. 
별이 행성을 거느리려면 태양보다 크기가 크지 않고 온도도 높지 않아야 해요. 이런 별을 ‘적색왜성’이라 부르죠. 적색왜성 중에서도 에너지를 너무 많이 내뿜는 별은 그 주위를 도는 행성의 대기를 없애버리기 때문에 생명체가 살기 어려워요. 시거 교수는 에너지를 적게 내뿜는 적색왜성을 도는 행성 중 우리가 관측할 수 있는 범위에서 지구와 비슷한 행성을 찾았어요. 그리고 정확하게 구하기 어려운 두 변수는 0.5(=50%)로 두고 나머지 값들을 계산한 결과 우리은하 안에 생명 징후가 있는 행성은 적어도 1개라고 주장했죠. 시거가 추측한 변숫값들은 아직 명확하게 밝혀지지 않았기 때문에 과학자마다 값을 다르게 생각합니다.

[수동tv 초대석] 행성 과학자 사라 시거를 만나다!

엄청난 섭외력을 자랑하는 저 수따가 오늘 대단한 분과 영상통화를 준비했는데요, 바로 시거 방정식을 만드신 사라 시거 교수님입니다. 오늘 시거 교수님에게 궁금했던 것들을 모두 질문해볼게요!

 수따   시거 방정식을 만든 이유가 궁금해요!

 시거  프랭크 드레이크는 외계인이 보내는 전파를 찾는 방법을 소개하기 위해 드레이크 방정식을 만들었어요. 그래서 드레이크 방정식을 보면 전파로 외계인을 찾기 위해 어떤 요소를 고려하는지 알 수 있죠. 

저도 현재 진행하고 있는 외계 생명체 탐사에 대해 설명하고 싶어 방정식을 만들었어요. 최근 테스 우주망원경을 사용해 외계행성을 찾고 그 행성에서 생명체의 흔적을 찾고 있는데, 그때 어떤 점을 고려하는 지가 방정식의 변수로 녹아들어 있죠.

 수따   생명체의 증거를 발견할 수 있는 행성이 1개뿐이라니 너무 적은 거 아닌가요?

 시거  물론 1이라는 숫자는 크지 않아요. 하지만 우리가 관측할 수 있는 범위 내에서 구했기 때문에 아직 관측하지 못한 우주 전체를 생각하면 이 숫자는 더욱 커질 수 있어요. 우리은하에는 대략 1000억 개의 별이 있고, 우주엔 1700억 개 이상의 은하가 있으니까요. 때문에 외계생명체도 어딘가 있다고 믿습니다. 

 수따   교수님도 외계생명체가 존재한다고 생각하시는군요. 조만간 외계생명체가 발견되길 기대해봐도 좋겠어요.

외계인을 아직 못 본 이유는?

실제로 많은 과학자가 우주는 매우 거대해서 분명 어딘가엔 외계인이 있을 거라고 주장해요. 그런데 대체 왜! 우리는 외계인의 흔적조차 발견한 적이 없을까요? 

그 이유를 남태평양의 이스터섬에서 아이디어를 얻어 연구한 과학자가 있어요. 2018년 애덤 프랭크 미국 로체스터대학교 교수는 문명의 발전으로 인구가 증가하는 것과 기온 상승의 관계를 설명하는 방정식을 만들고, 그 방정식을 사용해 문명의 미래를 예측하는 수학 모형을 만들었죠. 

거대한 모아이 석상으로 유명한 이스터섬은 사람의 발길이 닿지 않는 고립된 섬이에요. 이 섬의 주민들은 온난다습한 기후, 풍부한 자원 덕분에 주변 문명과의 교류 없이도 잘 살 수 있었어요. 그래서 초기엔 400명 정도였던 인구가 800년 만에 1만 명을 넘어섰습니다. 그런데 1722년 네덜란드 탐험가가 이스터섬에 도착했을 땐 인구가 2000명 정도밖에 되지 않는 휑한 섬이었어요. 과학자들은 그 원인을 인구가 늘어나 환경이 지탱할 수 있는 한계를 넘었기 때문이라고 분석했어요.

연구팀은 이스터섬의 사례를 토대로 문명이 발전하면 필연적으로 기온이 상승하는 데 문명이 이를 어떻게 대처할 지를 변수로 대입했어요. 

그 결과 문명의 미래는 소멸 모형, 연착륙 모형, 급속 붕괴 모형1, 급속 붕괴 모형2라는 4가지 시나리오로 분류됐습니다. 이중 문명을 지속적으로 유지할 수 있는 시나리오는 오직 연착륙 모형뿐이었어요. 

프랭크 교수는 “이 연구 결과가 외계 문명의 증거를 발견하기 어려운 이유를 푸는 해답이 될 수 있다”고 밝혔답니다.

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