언젠가는 외계문명체가 발견될 것이다. 외계문명이 없다는 가정은 밀밭에 밀이 하나만 자라고 있다는 것과 같은 것이다.
우주 어느 곳에 우리 인간과 같이 고등 문명을 가진 생명체가 존재 할 것인가?
만일 존재한다면 그들도 우리와 같이 하늘을 올려다 보며 '다른 문명체가 있을 것인가'하고 생각에 잠길 것인가? 그렇지 않으면 그들은 우리 보다 훨씬 더 발달된 문명을 가지고 있어 이미 다른 문명체와 접촉에 성공하고 고등 문명권 사이의 교류를 시작하였을까? 종종 화제가 되고 있는 미확인 비행물체 즉 UFO는 정말 외계인이 타고 온 비행체일까?
신학과 공상과학의 소재
이러한 의문은 20세기에 들어와서 제기된 것이 아니라 인류 역사를 통해서 수천년동안 많은 사람들이 품어왔던 의문이었다. 그래서 외계 생명체에 관해서는 오랫동안 신학(神學)에서 연구되어 왔고 공상과학소설의 소재로 자주 등장하면서 사람들을 매혹시키기도 하였다.
그러나 최근에 와서 전파과학의 발달과 이에 따른 우주전파의 포착 및 전파천문학의 등장으로 외계의 고등생명체 탐사가 가능하게 되었고 이 문제는 현대과학에 있어 하나의 중요한 분야로 등장하기에 이르렀다.
지난 20여년간 외계의 문명체 탐사를 위해서 많은 과학자들이 끊임없이 노력을 하였음에도 불구하고 아직 이렇다할 결과를 얻지 못한데 대해서 학계 일부에서는 외계 문명체의 존재 자체를 의심하고 있기는 하지만 대부분의 학자들은 외계 문명체가 존재할 것이라는 확실한 신념하에 새로운 탐사 장비의 개발은 물론, 탐사 전용의 전파망원경 건설을 추진하는등 탐사 노력을 계속하고 있다.
외계 생명체가 존재할 것이라는 가장 오래된 역사적인 기록은 기원전 4백년 희랍의 철학자 '치오스'의 '메트로도러스'(Metrodorus of Chios)에 의한 것이다. 그는 "큰 밀밭에 밀이 한대만 자라는 것이나 이 넓고 무한한 우주에 생명체가 하나만 존재하는 것 등은 자연의 섭리에 위배되는 것"이라 하였으며 이탈리아의 수도승 '지오다노 브루노'(Giordano Bruno)는 수없이 많은 행성에 생명체가 존재한다고 믿었으나 1600년에 교회가 그를 탄핵하고 화형에 처해 버렸었다. 그로부터 한 세기가 지난 후에 네덜란드의 '크리스챤 호이겐스'(Christian Huygens)는 "불모의 행성은 전능하신 신의 의도일 수 없음"을 주장하여 외계 생명체 존재 가능성을 완곡하게 표현하였다. 18세기 '임마뉴엘 칸트'(Immanuel Kant)와 '요하네스 케플러'(Johannes Kepler) 등도 모든 행성에 생명이 살고 있으리라고 믿고 있었다.
역사적인 유물중에는 불가사의(不可思議)한 것들이 있어 외계 문명과의 접촉만으로 설명될 수 있는 것이 많이 있다. 그 몇개를 예로 들면 인도에 있는 철제의 기둥, 멕시코 '파렌큐'(Palengue)에 있는 로케트를 조종하는 모습을 한 조각품, 이집트의 피라미드, '이스터'(Easter)섬의 통돌의 기념비, 페루의 '나즈카'(Nazca)에 있는 기하학적 도안 등이다. 이들은 분명 당시의 인간의 지능만으로는 제작할 수 없는 불가사의한 것들이다. 또한 요즈음의 우주인과 비슷한 모습을 하고 있는 고대 그림을 세계 여러 곳에서 찾아 볼 수도 있다. 세계 일각에서는 배나 비행기가 흔적도 없이 사라지는 마의 버뮤다 삼각지대도 우주인의 소행일 것이라는 추측도 나돌고 있다.
최초의 고등문명체 탐사계획 오즈마
이렇듯 외계인의 존재는 인류 역사를 통해서 계속 그 가능성이 논의 되어 왔다. 그러나 외계 생명체의 실제 과학적 탐사는 1960년에 와서야 이루어 졌다.
그 해 미국 '코넬'(Cornell)대학의 '프랭크 드레이크'(Frank Drake)는 그의 전파망원경으로 가까운 항성인 고래자리의 '타우'별과 '에리다누스'자리의 '입실론' 별을 탐색하였다. '오즈마'(Ozma) 계획으로 이어진 이 프로그램은 수천개의 다른 항성을 탐사하기에 이르렀고, 그 후 세계 여러나라에서 조직적인 탐사 작업이 진행되어 왔다.
우주 어느 곳에 고등문명을 가진 생명체가 진화하려면 태양과 같이 스스로 빛을 내는 항성(恒星)이 있고 그 주위에 지구와 같은 행성이 돌고 있어야 한다. 다시 말해서 외계에 다른 행성계가 존재하여야 한다. 그럴 경우 지구에서와 같이 그 곳에서도 생명이 태어나고 수십억년의 오랜 세월이 흐르면서 그 생명체는 진화하여 지능을 갖게되고 결국은 고도의 문명과 기술을 축적하게 될 것이다.
그러면 태양계 이외의 다른 행성계가 우주 어느 곳에 존재할 것인가? 비록 다른 행성계가 존재한다 하여도 그것을 우리가 지구에서 직접 관측하는 것은 불가능하다. 행성들은 스스로 빛을 내지 못하고 모성인 항성에서 나오는 빛을 반사하고 있으므로 밝기가 아주 약하다. 그러므로 모성의 밝기에 가려서 행성계가 지구에서 아무리 가까운 곳에 있다 하여도 이를 직접 관측할 수는 없다. 그러나 그들의 존재를 입증할 수 있는 간접적인 방법은 있다. 그것은 행성계를 거느린 모성을 관찰하는 것이다. 모성은 그 주위를 공전운동하는 행성에 의해서 중력에 의한 섭동(giavitational Perturbation)을 받아서 그 자신의 운동궤도가 변하게 된다. 일반적으로 별들은 초속 수십㎞로 고유운동을 하고 있다. 그런데 어떤 행성계를 거느리고 있다면 그 별은 그 계의 질량중심 주위를 공전한다. 결국 그 별은 직선운동과 공전운동을 함께 하게 되므로 하늘에서의 궤적은 지그재그(zigzag)의 형태, 즉 곡선의 모습을 그리게 된다.
별의 이러한 운동이 측정되려면 첫째, 그 별이 우리에게서 가까워야 하고 둘째, 별이 작아야 중력의 영향을 많이 받으니까 작은 별이어야 하고 세째, 거느린 행성이 커서 중력을 크게 미쳐야 한다.
행성을 거느리고 있다고 확신할 수 있는 별이 발견된 것은 1964년 미국 '스프라울' 천문대의 '피터 반 데 캠프'(Peter van de Kamp)에 의해서 이다. 그는 거리가 6광년인 '바나드'(Barnaid)라는 흐리고 붉은 색 왜성의 움직임을 47년간 면밀히 관측한 결과 이 별은 목성 크기만한 행성 두개를 거느리고 있는 것으로 판명되었다. 그보다 더 흥미있는 것은 태양에서 가장 가까운 10여개의 별 가운데 거의 반수가 목성보다 큰 행성을 거느리고 있을 것이라는 추측이 나오고 있는 사실이다.
최근에 지구 궤도로 올려진 적외선천문위성(Infrared Astronomy Satellite ; IRAS)은 강한 적외선을 발사하는 별을 여러개 발견했는데 이 적외선은 별 주위를 도는 행성 물질에서 나오는 것으로 생각되어지고 있다. 그러한 별의 하나인 '베타 픽토리스'(β Pictoris)의 사진에서는 행성이 지금 형성되고 있는 증거를 찾아 볼 수 있었다. 항성의 주위에 행성이 쉽게 형성될 수 있음은 성간의 가스와 먼지에서 별이 형성되는 과정에 관한 이론적인 연구에서도 나타나고 있다.
행성이 형성된 후 조건만 맞으면 그곳에 생명이 태어날 수 있다. 지구상의 생명체를 형성하는 주성분의 분자는 단백질과 핵 산(nucleic acid)이다. 단백질은 아미노산(amino acid)으로 구성되어있고 핵산은 '뉴클레오티드'(nucleotide)로 구성되어 있다.
원시 지구의 대기는 우주 어느 곳에서나 마찬가지로 수소와 수소의 화합물이 주성분을 이루고 있었다. 수소분자(H₂)와 메탄(CH₄),암모니아(NH₃) 그리고 물(H₂O)이 혼합되어 있고 그곳에 화학적인 결속을 깨기에 충분한 간헐적인 에너지를 공급하면 아미노산과 설탕 그리고 뉴클레오티드를 형성하는 화학물질이 다량으로 형성됨은 이미 잘 알려진 사실이다.
이러한 과정을 통해서 지구에서는 약 30억년전에는 원시생명이 출현하였으며, 5억년 전에는 물고기가, 1억년 전에는 식물과 동물이, 6천만년 전에는 포유류가, 백만년 전에는 어느 정도 발달된 두뇌를 가진 인간이 출현하기에 이르렀고 인간은 이제 외계의 문명체를 탐사하고 그들과 통신을 할 수 있는 기술수준에 이르게 되었다.
지구에서의 생명체 출현 과정은 우주 어느 곳에서나 일어날 수 있는 것으로 어느 행성에 수소가스가 풍부하고 물이 있고 에너지 공급이 된다면 그곳에 생명이 태어나서 고등 문명체로 진활할 확률은 극히 높다 하겠다. 이러한 조건을 갖춘 행성은 무수히 많을 것이고 그렇다면 우주에는 생명체 또한 많이 존재할 것이다.
20만개의 고등문명체?
그러면 그들중에서 우리의 탐색 대상이 될 수 있을 정도의 고도 문명을 가진 것은 얼마나 될 것인가?
인간이 지구상에서 현재의 문명을 누리기 까지에는 35억년이라는 긴 세월이 걸렸다는 사실을 감안한다면 어쩌면 우리 은하계 내에 고등 문명체의 수는 아주 적을지도 모를 일이다. 그 이유는 여러 행성에서 생물학적인 진화가 아직 충분히 일어나고 있지 않을 수도 있지만 그보다 더 중요한 것은 많은 행성들이 생명체가 고등 문명으로까지 진화할 수 있는 긴 세월을 한결같이 좋은 환경을 유지할 수 없을 것이라는 사실이다.
또 다른 가능성은 기술문명의 수명이 아주 짧을 수도 있다는 것이다. 기술문명이 1천년 또는 그보다 짧은 기간만 지속되었다고 하자. 이는 35억년이라는 생명체의 역사에 비하면 촌각에 불과 한 것이고 지금 이 순간에 그러한 문명을 가진 생명체는 극히 드물 것이다.
우리 지구 문명이 외계인을 탐사하고 그들과 통신할 수 있는 기술수준에 이른 것은 이제 반세기도 되지 않는다. 우리의 문명은 또한 여러가지 문제점을 내포하고 있어 언제 그 종말이 올지 모르는 상태가 아닌가! 인구폭발, 자원고갈, 식량부족 환경공해와 파괴 핵전쟁 위협 등이 항상 우리 앞에 도사리고 있다. 이러한 문제들은 비단 지구 문명체 뿐만 아니라 외계의 다른 문명체도 당면하는 문제일 수 있다.
미국의 '드레이크'는 우리 은하계 내에서 우리와 통신을 할 수 있는 수준의 고등 문명체 숫자 N을 다음 식으로 표시하였다.
N ＝ RPL
여기서 R은 우리 은하계 내에서 별이 형성되는 비율(매년 약 20개)이고, P는 어느 주어진 별 주위를 도는 행성 가운데 고등 문명체가 출현할 확률이며, L은 그러한 문명의 수명을 나타낸다. 대부분의 학자들은 P를 0.01로 추정하고 L은 1백만년 정도로 보는 것이 타당할 것으로 여기고 있다.
이 값들을 위의 식에 대입하면 N값은 20만이 된다. 물론 P와 L은 극히 불확실 한 값이지만 N은 1백만을 넘지는 않을 것으로 믿고 있다. N을 1백만으로 잡는다 하더라도 우리 은하계에 수천억개의 별이 있음을 감안할 때 결코 큰 숫자는 아니다. 하나의 고등문명체를 발견하기 위해서는 10만개 이상의 별을 찾아야 한다는 이야기가 된다.
이들이 만일 우리 은하계 내에 골고루 퍼쳐 있다면 우리에게서 가장 가까운 고등 문명체의 거리는 3백광년이 되어 그들에게 메시지를 보내고 답을 받는 데도 6백년이 걸리게 된다.
우주인의 메시지, 전파
그러면 여기서 외계 문명체와 접촉을 할 수 있는 방법을 생각해 보자. 그들과의 접촉은 전파에 의한 것과 우주선(宇宙船)에 의한 것을 생각할 수 있다. 그러나 현재의 우리 기술 수준으로는 그러한 우주선을 만든다 하여도 속도가 너무 느리고 비용이 많이 들기때문에 실용성이 별로 없다. 결국 전파가 외계 문명체와 접촉을 이루게 하는 가장 빠르고 가장 값이 싼 수단이다.
우리가 성간통신(星間通信)을 할 수 있는 수준에 이른 것이 이제 얼마되지 않는다. 우리와 통신이 가능한 우주의 문명체는 거의가 오래전에 그러한 문명수준에 도달한 것들일 것이며 그들은 아마도 지구를 향해서 전파 메시지를 보내고 있을 가능성이 높다.
외계의 고등 문명체 탐색 또는 접촉은 그들이 보낸 전파 메시지를 포착 하거나 우리가 그들에게 메시지를 보내는 방법이 될 것이다.
외계인의 전파 메시지를 포착하는데 있어 근본적인 문제는 그 전파 신호의 주파수가 얼마이며, 주파수대폭(周波數帯幅)이 얼마나 넓고, 신호의 형태, 그리고 무엇보다도 중요한 것은 어느 별을 탐색하느냐 하는 것이다.
이러한 문제들을 정확히 추측하기란 쉬운 일은 아니지만 그렇다고 아주 불가능한 것도 아니다.
전파천문학에서 사용하는 주파수대역은 여러가지 전파잡음을 내포하고 있다. 이러한 전파잡음은 자연 발생적인 것으로 절대온도 3도의 우수배경복사 전파를 비롯해서 수신장치에서 나오는 잡음, 지구 대기권에서 발생되는 잡음 등으로 약한 전파신호를 잡음 속에 묻어 버릴 수 있다.
1959년 '모리손'(Morrison)과 '코코니'(cocconi)는 만일 다른 문명체가 우리와 접촉을 원한다면 우주의 모든 문명체에 잘 알려진 전파 주파수로 신호를 보낼 것이라고 주장하고 그러한 주파수는 중성 수소원자에서 나오는 주파수 1천4백20 메가헬츠(메가헬츠는 백만 헬츠 일 것이라고 주장하였다. 이러한 아이디어는 곧 학계에 널리 받아 들여져서 이 주파수로 탐사 작업이 시작되었다. 그 후 전파 천문학에서 사용되는 다른 주파수가 탐사에 사용되기도 하였다.
주파수 대폭 문제도 결코 간단하지가 않다. 대폭이 좁으면 좁을수록 신호는 더멀리 전달될 수 있는 반면 그 신호가 전달 될 수 있는 정보의 양은 줄어들게 된다. 신호를 보내는 외계인은 거리와 최대의 정보량의 두 가지중 어느 것을 택하게 될 것이다. 신호가 포착될 확률을 높이기 위해서는 좁은 대폭의 신호를 보낼 것이고 빠르고 많은 통신을 위해서는 넓은 대폭의 신호를 보낼 것이다.
어느 별을 찾아 보아야 할지도 문제이다. 가장 보수적인 접근 방법은 우리에게서 가장 가까운 별들 중에서 태양과 비슷한 별을 탐사하는 것일 것이다.
1960년 '드레이크'에 의해서 수행된 최초의 고등 문명체 탐사 계획인 '오즈마'(ozma)계획에서도 그러한 별들인 거리 12광년의 고래자리의 '타우'별과 '에리다누스'자리의 '입실론'별을 탐사하였다. 그러나 3개월간 미국 국립전파 천문대에서 시행된 이 계획은 결국 실패로 끝나고 말았다.
그 후 1968년에는 소련 '골키'(Gorky)대학의 '트로이츠키'(Troitsky)는 파장 21㎝와 30㎝로 태양과 비슷하고 우리에게서 가까운 별 12개를 탐사하였다. 또한 1972년부터 수년에 걸쳐 '트로이츠키'와 '카르다쉐프'(kardashev)는 파장 16㎝, 30㎝, 50㎝로 하늘 전체에 걸쳐서 인공 신호를 탐사한 일도 있다. 외계의 신호 탐사 작업은 그 후에도 계속되어 미국,소련,영국,독일,호주등에서 활발하게 진행되고 있고 현재까지 1만여개의 별이 탐사 되었으나 이렇다할 결과는 얻지 못하고 있는 실정이다.
앞에서도 이미 지적했듯이 평균 10만개 이상의 별을 탐사해야 하나의 외계 문명체를 발견할 수 있는 확률이 있음을 생각한다면 아직도 우리는 초보단계에 머물러 있다고 말할 수 있을 것이다.
우주 도청 장치
지금까지는 외계의 문명체가 그들의 통신 목적에 사용되는 전파를 엿들을 수 있는 가능성이 있음도 알고 있다. 지구의 예를 들면 우리가 사용하는 레이다, 라디오, 텔레비젼의 전파가 우주 공간으로 새어나가고 있으며 그러한 전파가 다른 별에서도 포착 가능할 것이다. 만약 다른 문명체가 지구에서 텔리비젼에 사용되는만큼의 전파를 사용한다 해도 지구에서 이를 포착할 수 있을 것이다.
외계 문명체의 약한 전파 신호를 포착하기 위한 전용 전파망원경 건설이 계속 추진되고 있다. 미국은 '사이클롭스'(Cyclops)라는 야심적인 계획을 세워 놓고 있기도 하다. 이 계획은 직경 1백m의 안테나 1천5백개를 직경 4㎞의 대지에 원형으로 늘어 놓고 이를 컴퓨터에 연결시켜 조종하는 것으로 이 초거대 망원경으로는 2만 광년 밖에서 보내는 약한 전파를 탐사할 수 있다. 이 망원경으로는 지구로부터 1천광년내의 별들을 한해에 1만5천개씩 밤낮없이 탐사할 수 있어 10년이면 이 범위내에 있는 모든 별의 탐사를 끝낼 수 있다. 더우기 지구로 보내는 신호 말고도 앞에서 이야기한대로 외계 문명체 스스로의 통신에 사용하는 전파도 모두 엿들을 수 있으며 주파수도 5백∼3천 메가헬츠까지의 넓은 폭으로 관측할 수 있다. 수신한 전파는 모두 컴퓨터로 처리 판독하게 된다. 처리 능력은 '오즈마' 계획의 20만배이고 정밀도는 4백만배에 달한다.
최근에는 미국 하버드대학의 '호로위츠'(Horowitz)가 직경 약 25.5m의 전파망원경에 13만1천72개의 채널(channel)을 가진 전파수신 장치를 부착하여 외계 문명체 탐사 작업을 벌이고 있다. 이 수신장치는 이렇듯 많은 채널을 가지고 있으므로 동시에 넓은 파장영역에 걸친 탐사가 가능하여 탐사 효율을 극적으로 높여주고 있다.
외계 문명체 탐사에 있어 우리 은하계 밖의 다른 은하에서 보내 올 지도 모를 전파 신호에도 관심을 가져야 할 것이다. 만일에 우주 어느 곳에 우리 보다 수천년 또는 수백만년 앞선 문명체가 있다면 그들은 아마도 은하사이의 방대한 거리도 통신할 수 있는 기술 수준을 보유하고 있을 것이다. 그러한 문명체가 얼마나 있을런지 현재로서는 추산하기 힘들겠으나 만일 그런 문명체가 있다면 그들은 분명 나이가 많은 은하에 존재할 것이 틀림없다. 우리 은하계와 이웃한 다른 은하들이 좋은 탐사 대상으로 생각되고 있으며 그래서 '드레이크'와 '세이건'(Sagan)이 이미 1975년부터 이러한 은하들에 대한 탐사작업을 진행하고 있다.
끝으로 빼어 놓을 수 없는 것은 외계의 문명체에게 우리의 존재를 알리기 위해서 보내는 신호이다. 1974년부터 시작된 이 신호 보내기 계획은 '푸에르토리코'의 '아르시보'에 있는 직경 약 3백m 전파망원경으로 2진법(二進法) 암호의 신호를 외계로 발사하고 있다. 0과 1로된 신호를 보냈는데 이 전문을 받은 외계인이 0을 백으로 1을 흑으로 바꾸어 종 73, 횡 23의 장방형으로 늘어놓으면 인간의 모습이나 '아르시보'의 안테나 모양 그리고 인류가 사용하고 있는 숫자와 지구상의 원소에 관한 정보를 알 수 있게 된다.
지난 25년간 우리는 외계 문명체 탐사 작업을 벌여 왔다. 그러나 아직은 이렇다 할 결과를 얻지 못하고 있다. 우주문명권의 수준에 비해서 우리는 아직 너무 낙후되어 있는지도 모를 일이다. 탐사노력은 앞으로는 계속되어야 하고 탐사장비의 개선과 심오한 연구가 뒤따라야 할 것이다. 이 분야의 중요성은 이미 널리 인정되어 국제천문학연맹(IAU)내에는 외계생명체탐사 분과위원회까지 설치되어 있다.
인간의 노력이 계속되는 한 우리 세대가 될지 또는 다음 세대가 될지는 알 수 없지만 언제인가는 외계 문명체가 발견될 것이며 그들과의 교류를 통해서 지구 문명은 많은 혜택을 받고 평화로운 지구촌 더 나아가서 우주촌을 건설하게 될 것이다.
