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- 일부 천문학자들의 추정에 따르면 우리 은하계에만 약 1만 개의 외계 문명 가능
- 산소 함량이 18.5% 미만이면 불을 피우기가 상대적으로 어렵다
- 외계 행성의 대기 중 산소 농도가 18% 미만이라면 그곳에는 발전된 문명이 존재하지 않을 가능성이 높다

외계인에게도 산소가 필요한 이유
산소는 외계 문명과 기술 서명의 전제 조건이 될 수도 있다.

외계인을 포함해 더 높은 문명이 이것 없이는 할 수 없는 한 가지 원소가 있다. 바로 산소다. 이 가스가 없으면 연소도, 첨단 기술도 불가능하기 때문이다. 이제 천체물리학자들은 왜 이런 일이 발생하는지, 그리고 외계 행성의 대기에는 최소한 얼마나 많은 산소가 포함되어야 하는지 조사했다. 그들의 결과는 미래의 우주 지적 생명체에 대한 보다 구체적인 검색에 도움이 될 수 있다. 그러나 추정되는 외계인 기술 서명도 확인했다. 

▲ 행성 대기에 충분한 산소가 존재하는 것은 우리 뿐만 아니라 외계인과 같은 첨단 문명의 발전에 병목 현상이 될 수 있다. © 로체스터 대학교 / Michael Osadciw

우주에 우리만 있는 걸까요? 아니면 다른 곳에도 지적 생명체와 진보된 문명이 존재하는가? 일부 천문학자들의 추정에 따르면 우리 은하계에만 약 1만 개의 외계 문명이 있어야 한다. 그러나 지금까지 무선 신호 및 기타 기술 서명에 대한 집중적인 검색에도 불구하고 외계인의 흔적은 발견되지 않았다. 어쩌면 우리는 외계 지적 생명체가 존재할 가능성을 과대평가한 것은 아닐까?

산소가 외계인에게도 중요한 이유

이제 천체 물리학자들은 행성에서 더 높은 문명이 발전하는 데 필요한 조건이 무엇인지 더 자세히 조사했다. 뉴욕 로체스터 대학교의 아담 프랭크(Adam Frank)는 “우리는 원칙적으로 외계 행성에서 생명체의 흔적을 찾을 수 있다. 그러나 외계 행성의 조건은 그러한 세계에서 지능적이고 기술을 생산하는 생명체가 존재할 가능성에 대해 무엇을 말해주는가?"고 말했다.

지금까지 대부분 과소평가되어 왔던 요소가 이에 결정적인 영향을 미칠 수 있다. 바로 산소다. 프랭크는 “외계 행성에는 산소가 없는 생물학적 생명체가 존재할 수도 있고 심지어 지능이 있는 생명체도 있을 수 있다”고 말했다. 그러나 산소는 첨단 기술 개발에 없어서는 안 될 수 있다. "대기 중에 산소가 상당한 비율로 존재하는 행성만이 첨단 기술권을 개발할 수 있으며 따라서 우리가 감지할 수 있는 기술 서명을 개발할 수 있다"고 로마 대학의 Frank와 그의 동료인 아메데오 발비Amedeo Balbi는 설명했다.

연소 없이는 야금과 기술이 있을 수 없다.

그 이유는 다음과 같다. 첨단 기술용 소재를 생산하려면 거의 항상 연소 공정이 필요하다. 오직 그것들만이 강철, 모든 종류의 금속 합금 및 기타 많은 건축 자재를 생산할 수 있는 열과 화학 반응을 생성한다. “지구에서 불은 인류 문명의 출현과 기술의 시작에 중요한 역할을 했다”고 연구원들은 설명했다. 불은 요리를 도왔고, 숲을 개간했으며 궁극적으로 산업 혁명을 시작하는 데 필요한 에너지와 원자재를 제공했다.

“대기 중에 충분한 산소가 존재한다는 것은 기술적인 종이 되기 위해 통과해야 하는 병목 현상이다”고 Frank는 말한다. “다른 모든 것을 다르게 해결할 수 있지만 대기에 산소가 없으면 결코 기술 기반 문명이 될 수 없다.” 이는 외계 문명에도 적용된다고 천체물리학자들은 설명한다.

얼마나 많은 산소가 필요할까?

하지만 외계인이 첨단 문화 수준에 도달하려면 외계 행성에 얼마나 많은 산소가 있어야 할까? “실험 연구에 따르면 많은 연소 과정의 하한치는 지구 대기의 산소 농도가 약 16%인 것으로 나타났다”고 연구진은 보고했다. 천체물리학자들은 산소 함량이 18.5% 미만이면 불을 피우기가 상대적으로 어렵다는 사실을 발견했다. 그러나 오늘날의 지구의 대기는 약 21%의 O2로 좋은 조건을 제공한다.

그러므로 인류가 불의 사용을 완벽하게 하고 최초의 기술을 개발한 시점은 우연이 아닐 수도 있다. “지구 역사를 통틀어 불을 피울 가능성은 매우 다양했다. 예를 들어 약 1억 8천만 년 전, 백만 년 동안 지속되는 기간이 있었는데, 그 기간에는 이것이 전혀 불가능했을 것이다”며 Frank와 Balbi가 보고했다. “만약 지능을 갖고 도구를 사용하는 종이 존재했다면, 첨단 기술을 생산할 가능성은 없었을 것이다.”

가정된 테크노 시그니처에 대해서도 테스트

외계인 탐색의 경우 이는 다음을 의미한다. 외계 행성의 대기 중 산소 농도가 18% 미만이라면 그곳에는 발전된 문명이 존재하지 않을 가능성이 높다. 구체적으로 Frank와 Balbi는 산소 함량이 약 18%라는 하한선을 확인했다. “따라서 산소 병목 현상은 외계 행성에 대한 기술 활동에 대한 미래 탐색에 매우 중요하다”고 그들은 설명했다.

한편으로, 외계 세계의 산소 함량에 대한 질문은 표적 검색을 위한 가장 유망한 행성을 식별하는 데 도움이 된다. 반면에 이는 무선 신호이든 행성 표면의 눈에 띄는 특징이든 잠재적인 기술 서명을 확인하는 것을 더 쉽게 만든다. "산소가 너무 적은 행성에서 잠재적인 기술 서명을 발견한다면 우리는 극도로 회의적이어야 한다"고 Balbi는 말했다.
(Nature Astronomy, 2023; doi: 10.1038/s41550-023-02112-8)
출처: University of Rochester

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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