- 행성 테라포밍(Terraforming)
- 다이슨 구체(Dyson Sphere)란?
- 다이슨 구체의 실존 가능성과 실현성
- 생태문명 건설이 인류의 미래다!
- 행성 테라포밍(Terraforming)
테라포밍(Terraforming)은 골디락스(goldilocks, 생명이 살아 갈 수 있는 기본조건을 충족하는 행성을 의미) 존에 포함되지 않는 지구 외의 다른 천체에 지구 생물이 살 수 있는 환경과 생태계를 구축하는 것을 말한다.
테라포밍의 어원은 Terra(지구) + Forming(Form: 형상)으로 행성녹화(行星綠化) 또는 행성개조(行星改造)의 의미를 갖고 있으며 지구가 아닌 다른 행성 및 위성, 기타 천체 환경을 지구의 대기 및 온도, 생태계와 비슷하게 바꾸어 인간이 살 수 있도록 만드는 작업을 말한다.
2100년이 되면 전 세계 인구는 112억 명에 도달할 것이라는 유엔의 예측처럼 앞으로 100년 안에 지구만으로는 전체 인류를 유지할 수 없을 수도 있다. 이런 문제에 대한 대담한 해결책이 될지도 모를 방법 중 하나는 지구와 비슷한 환경을 가진 행성으로 인류가 이주하는 것이다. 이런 지구와 유사한 환경을 가진 제2의 지구를 만들어내는 방법에는 어떤 방법이 있을까?
사계절 더운 지방에서 눈이 내렸다는 등 기상 이변들이 전 세계에서 나타나고 있다. 지구는 점점 인간이 생존하기 어려운 행성이 되어가고 있으며 과학자들은 오래전부터 ‘제2의 지구’를 찾아왔다. 인류가 다른 행성으로 향할 필요성이 있다고 해도 인간이 살 수 있는 환경을 갖춘 행성을 찾을 가능성은 크지 않다.
그렇다면 태양계의 행성을 테라포밍(Terraforming)해 인간이 살 수 있는 환경으로 바꿀 수 있을까. 이런 테라포밍을 할 수 있는 행성으로 간주하는 게 바로 화성이다. 화성은 지구 바로 옆에 있는 행성이며 지구를 대체할 행성으로 꽤 좋은 조건을 가진 곳이기도 하다.
화성(火星, Mars)은 로마신화에서 나오는 전쟁의 신(그리스 신 아레스)에서 따온 이름이다. 화성은 산화철이 화성 표면에 가득해 붉게 보이는 있어 전쟁의 불길, 피를 연상하기 때문에 지어졌다.
서양과 마찬가지로 동양에서도 화성의 이미지는 그리 좋지 않다. 동양에선 화성을 형혹성(熒惑星)으로 형(熒)은 등불이라는 의미도 있지만 ‘현혹시키다’는 뜻도 있다. 화성은 전쟁의 조짐 혹은 정신을 혼미하게 만드는 나쁜 별의 의미로 여겨진다.
화성이 남성적 이미지라면 금성은 여성 이미지이다. 존 그레이의 <화성에서 온 남자 금성에서 온 여자>(원제 Mars and Venus Starting Over)라는 책이 화성과 금성을 이미지를 심어 주었다.
금성(金星)은 영어로 비너스(Venus)로 미의 여신(그리스 신 아프로디테)에서 따온 이름으로 금성은 태양계에서 태양과 달을 제외하고 가장 밝은 별로 우리나라 조상들은 새벽에 동쪽 하늘에서 보이는 금성을 ‘샛별’ 또는 ‘계명성’이라고 하였다.
■ 화성 테라포밍(Mars Terraforming)
화성은 평균 온도가 영하 63도, 최저 온도가 영하 143도, 최고 온도가 영상 35도, 기압은 지구의 0.6%에 그치며 화성 대기의 주성분은 이산화탄소이다. 금성 역시 이산화탄소가 주성분인 짙고 뜨거운 대기가 펼쳐져 있으며 기압은 지구의 90배로 평균 온도는 462도에 이른다.
화성은 자전주기가 약 24시간 37분으로 지구와 거의 비슷하고 자전축도 지구(23.5°)와 비슷하게 약 25° 기울어져 있는 등 여러 가지 과학적 근거로 생명체 존재 가능성까지 제기되고 있으나 지구와 환경이 매우 다르다.
과학자들은 화성도 예전에는 지구처럼 따뜻하고 물이 흐르는 환경이었던 것으로 보고 있다. 하지만 지금 같은 모습으로 변하게 된 것은 바로 화성의 희박한 대기층 때문으로 42억 년 전쯤, 화성의 내핵이 회전을 멈추면서 화성의 자기장이 사라진 것으로 알려지고 있다.
자기장은 태양으로부터 방출되는 강력한 방사선인 태양풍을 막아주는 역할을 한다. 자기장이 사라지면서 화성에는 태양풍이 그대로 덮쳤고, 결국 대기마저 휩쓸려 날아가 버려 화성은 지금과 같은 사막의 모습이 되었다.
결국 화성을 지구처럼 만들기 위해서는 ‘대기층’이나 ‘자기장’의 복원이 필수적이며 이것이 바로 테라포밍(terraforming)’ 프로젝트이다. 테라포밍을 가장 먼저 언급한 사람은 미국의 천문학자 칼 세이건(Carl Sagan)이다.
그는 1961년 학술지 사이언스에 화성을 지구화하는 테라포밍에 대한 의견을 제안했다. 세이건은 먼저 차가운 화성의 지표 기온을 올릴 필요가 있다면서 ‘지구 온난화’처럼 ‘온난화’에서 방법을 찾았다.
먼저 지구 미생물을 유전자 조작해 극한 환경에서도 생존할 수 있도록 하여 얼음이 있는 화성의 극지방에 살포한다. 미생물은 번식하면서 그 주변을 어둡게 변색시킨다. 변색이 되면 태양열을 흡수하면서 얼음이 녹게 되고, 얼음이 녹으면서 그 안에 있던 이산화탄소가 대기 중으로 방출된다.
이산화탄소로 이른바 ‘온실효과’가 생기면 시간이 흐른 뒤 생명체가 살 수 있는 환경이 만들어질 것이라는 생각한 것이다. 세이건이 처음 대상으로 삼은 것은 금성이었지만, 금성 환경에서 살아남을 수 있는 생명체가 없다는 것으로 판명되자 대상을 화성으로 바꾼 것이다.
지구에서의 경험을 바탕으로 행성의 환경을 의도적으로 변경하는 것이지만, 다른 행성에 지구처럼 생물권을 만들 수 있을 가능성은 아직 확인되지 않고 있다. 인간의 과학기술 수준으로 화성의 기후를 변화시킬 수 있는 몇 가지 가능성이 제기되었지만, 현재로서는 화성을 테라포밍하는데 필요한 경제적인 자원이 부족한 상황이다.
화성 테라포밍은 인류, 특히 우주덕후(德厚)들과 SF 덕후(德厚)들의 로망이다. 인류가 우주 진출을 꿈꾸고 있는 것은 우주 너머의 무한한 자원과 식민지에 대한 욕망과 필요성 때문이며 이를 좀 더 근본적으로 파고 들어가보면 종으로서의 안정과 번식에 대한 욕망도 관여하고 있다.
인류가 우주로 퍼져나가면 퍼져 나갈수록 인류라는 종이 멸망할 가능성은 기하급수적으로 줄어들기 때문이다. 이것은 진화심리학 관점에서도 매우 중요하다. 테라포밍이 성공적으로 수행된다면, 멀게는 지구의 물 증발, 태양의 적색 거성화, 운석낙하, 대규모 화산폭발 등으로부터 보다 안전해질 수 있다는 점이다.
모든 개별 생명체는 개체의 죽음에 응전하여 후손을 남기기 위한 필사의 도약을 하지만, 인류라는 종의 차원에서 보면 테라포밍과 골디락스 행성 개척 등을 통해 ‘우주를 인류의 지성으로 가득 채우려고 한다’는 것이다.
만약 실제로 테라포밍이 이루어진다면 그야말로 대항해시대의 신항로 개척을 뛰어넘는 인류 역사의 대사건이 될 것이 분명하다. 개척을 위해 수많은 사람들이 각국의 지원을 받아가며 테라포밍이 완성된 행성으로 떠날 것이고 그곳에서 새 보금자리를 틀고 새 집단과 나라를 이루며 살아갈 것이다.
<화성을 테라포밍하는 방법. /자료=NASA 에임스연구소 등>
현재 화성, 목성의 위성 유로파, 토성의 위성 타이탄과 엔셀라두스에 대한 테라포밍이 그나마 실현 가능성이 높은 것으로 파악되고 있다. 금성의 경우 일부에서 논의가 있지만 황산구름들을 제거하고 이산화탄소에 따른 온난화 현상을 걷어내야 하기 때문에 난이도가 상상을 초월한다.
일단 아직 다른 행성에 사람도 보내지 못한 현재의 기술력과 상황으로서는 적어도 100년은 더 기다려야 실효성이 보일 듯하다. 현재로서는 상식적으로 최소 수 세기는 족히 걸리는 테라포밍보다는 단 수십 년이면 복원 가능한 지구 환경 치료가 훨씬 더 경제적이고 합리적이며 현실적이다.
■ 기술적인 문제
NASA는 ‘코스모스’의 저자 세이건의 구상을 받아들여 ‘점진적으로’ 화성을 테라포밍하는 방법에 주목하고 있다. NASA가 고려하는 여러 방안 중 하나를 살펴보면 화성 대기압을 높이는 데 90년, 빙하 등을 녹여 물을 얻는 데 120년, 행성 기온을 올리는 데 150년, 식물을 심고 퍼뜨리는 데 50년, 화성 정착지 건설에 70년이 소요된다.
총 480년이 소요되는데 비용은 천문학적이다. 2012년 기준으로 약 3조9000억달러(약 4600조원)가 들 것으로 추산된다. 비용은 얼마든지 더 늘어날 수 있다. 전문가들은 화성의 환경이 변한다면 처음엔 박테리아, 이어서 이끼, 100만년쯤 후엔 나무를 심을 수 있을 것이라며 여기서 산소를 얻을 수 있겠지만 길게는 수백만 년의 긴 시간이 필요하다고 지적하고 있다.
세이건의 방법으로는 시간이 너무 오래 소요되어 스페이스X의 창업자이자 테슬라모터스의 ‘일론 머스크(Elon Musk)’는 화성 극지방에 핵폭탄을 쏴 얼음 속에 갇힌 이산화탄소가 방출되도록 하여 화성 대기가 다시 두꺼워질 수 있도록 하자고 제안 했다.
머스크는 열핵무기(수소폭탄)를 사용하면 방사선 피해는 최소화하면서 다량의 얼음을 한번에 녹일 수 있을 것이라고 주장하고 있으나 우려하는 목소리가 대다수 이다.
머스크의 주장대로 1기가톤급(히로시마 원폭의 5만 배 위력) 핵무기 수십 개를 화성 극지방에서 터뜨린다면 방대한 양의 얼음이 녹으면서 이산화탄소와 수증기가 발생해 대기가 다소 두꺼워질 수 있겠지만 기대한 만큼의 효과를 볼 수 있을지 의문이다.
기술력과는 별개인 윤리적인 문제점까지 생각해 보아야 한다. 만약 해당 행성에서 혹시라도 외계 생명체가 발견되고 외계생명체보다 당장 인류와 인류 문화의 존립을 우선시하는 외계 생명체 제거는 과거 유럽인의 신대륙 식민지 개척과 같은 원주민 학살 문제와 같이 쉽게 결정할 수 없는 문제이다.
이와 비슷한 사례는 역사에서도 선례가 있다. 대항해시대 이후 본국과 한참 떨어진 식민지를 건설하고, 그 식민지에서 나고 자란 식민지 출신의 국민들을 어떻게 대우해야 할지를 두고 상당한 진통이 있었다.
처음부터 그 식민지에서 거주하여서 본국과 처음부터 정체성이 달랐던 원주민(인디안)들이라면 말할 것도 없고, 처음에는 본국에서 나고 자라서 본국의 정체성을 가진 이주민들이 주류였지만, 시간이 지나면서 식민지에서 태어나서 자라서 본국과는 다른 정체성을 가진 식민지 토착인들도 증가하게 된 것이다.
이 경우 토착인들은 일종의 ‘2등 국민’ 취급을 받고 본국에 비해 차별 대우를 받기도 했다. 그래서 식민지 토착인들이 ‘우린 본국과는 다르다. 우리 스스로 이 땅을 지배해서 살겠다!’며 분리 독립을 시도한 사례도 많았고 그 대표적인 예가 바로 미국 독립전쟁이다.
‘지구의 천연자원이 고갈되어 우주 식민지에 의지하는 지구’ 는 스페이스 오페라 에서 흔히 볼 수 있는 클리셰(cliché)이다. 그러나 외행성 식민지들을 개척해도 인류에게 절실한 우라늄 같은 중원소가 지구보다 풍부할 가능성은 그리 높지 않다.
인류 간 분쟁으로 인류 문명 멸망에 대한 우려 때문에 테라포밍을 시도하기에는 너무나 비용이 많이 든다. 강대국이든 약소국이든 전쟁이 두려워 화성으로 피난 가기보다는 지구의 평화를 유지하고 생태문명을 건설하는 것이 경제적이고 보편적 진리이기 때문이다.
- 다이슨 구체(Dyson Sphere)란?
프리먼 다이슨(Freeman Dyson)은 20세기의 과학 부흥을 이끈 천재 물리학자이며 미래학의 전설이다. 슈뢰딩거-다이슨 방정식으로 양자역학의 발전에 기여하고, ‘오리온 프로젝트’에서 핵 펄스 추진 로켓을 담당해 인류의 외(外)우주 탐사에 이정표를 제시했다.
한편으로는 항성 에너지를 완벽하게 활용하는 ‘ 다이슨 구체’를 고안하여 인류 문명의 장기적 생존 전략을 제시하기도 했다. 프리먼 다이슨은 과학계의 동향이나 이론, 연구 프로젝트를 강연과 책을 통해 대중과 공유함으로써 젊은 과학자들과 과학 콘텐츠 작가들에게 큰 영감을 주는 것으로 유명하다.
1964년 러시아의 천체물리학자 니콜라이 카르다세프는 외계 문명을 그들이 에너지를 취하는 방법에 따라 세 단계의 우주문명척도(Kardashev scale)로 구분했다.
첫 번째 단계인 ‘유형 Ⅰ’은 인간처럼 에너지를 자신이 살고 있는 행성(지구)으로부터 취하며, 두 번째 단계인 ‘유형 Ⅱ’는 항성계(태양) 자체에서 추출한다. 또 세 번째 단계인 ‘유형 Ⅲ’은 항성계 바깥의 별들(은하계)에서 에너지를 추출하는 문명이라는 것이다.
따라서 유형I 문명은 에너지의 근원으로 자신이 거주하는 행성의 물질을 이용해 핵융합을 하거나 반물질을 이용할 것이다. 유형I 단계를 넘어서기 위한 아이디어로 이론물리학자 프리만 다이슨은 항성의 주위를 돌며 그 항성의 에너지를 흡수하는 위성들의 거대한 구조물을 제시했다.
다이슨 구체(Dyson Sphere)는 SF 소설가 올라프 스태플든이 1937년에 발표한 스타메이커에 처음 등장하며, 이후 이를 구체적으로 학술지에 저술한 이론 물리학자 프리먼 다이슨의 이름을 따 지어졌다.
<다이슨 구체의 개념도>
다이슨 구체(Dyson sphere)로 불리는 이 거대한 구조물은 엄청난 비용과 노력이 들겠지만 이론적으로 불가능한 것은 아니다.
다이슨은 외계문명이 이러한 구조물을 만들기 위해 다른 행성(예; 수성)이나 소행성을 파괴해 이를 이용할 수 있으리라 추측했다.
당연하게도, 다이슨 구체는 자신이 둘러싸고 있는 항성의 겉보기 밝기를 크게 바꿀 수 있다. 또한 다이슨은 이들이 에너지를 변환시키는 과정에서 가시광선을 원적외선 영역으로 바꾸게 될 것이며 이 원적외선은 은하 반대쪽의 천체 물리학자들에게 관측 가능할 것이라고 추측했다.
선진 문명은 태양계를 완전히 둘러싸 그 에너지를 모두 이용하고 바깥쪽으로는 폐열에 해당하는 적외선을 복사할 것으로 그는 추정했다. 바로 이 점 때문에, 다이슨은 SETI 과학자들에게 전파신호보다는 이 신호에 더 집중할 것을 권했다.
프리먼 다이슨이 제시한 ‘다이슨 구체’는 바로 카르다세프 척도(Kardashev scale)에서 두 번째 단계인 ‘유형 Ⅱ’를 구분하는 기준이 된다. 다이슨 구체란 발전한 외계 문명이 자신들이 거주하는 행성의 모성인 항성의 에너지를 100% 이용하기 위해 항성 주위를 감싸게 제작한 초거대 구형 구조물을 의미한다.
다이슨 환천체라고도 하는 다이슨 구체는 태양을 한 겹으로 감싸는 초거대 구형 구조물로 그 궤도가 행성 궤도를 감쌀 정도이며, 태양이 발산하는 어마어마한 양의 에너지를 100% 이용할 수 있는 구조물로 기획되었다.
이 개념은 ‘지구에서 더 이상 살 수 없을때 굳이 다른 행성으로 이주할 필요가 있을까?” ‘태양으로부터 나오는 에너지를 100% 활용할 수 있지 않을까?’ 라는 의문에서 출발했다. SF 창작물과 게임에서는 심심치 않게 다뤄지고 있는 소재이다.
좌측 사진은 지구와 수성과 같은 행성을 파괴하고 자원을 소모하여 다이슨 스피어를 건조하는 상상화이다.
중앙에 있는 것이 태양으로 태양과 지구까지의 거리(1AU)를 반지름으로 하는 다이슨 구체를 건설하여 구체의 안쪽 부분에 인간이 거주하고 생활하는 방식이다.
구체는 자체적인 회전을 통해 중력을 얻게 되며 이를 건설함으로써 얻을 수 있는 이득은 항성의 에너지를 낭비없이 사용할 수 있게 되는 것이다. 현재 지구에서 일어나는 대부분의 자연현상이 태양의 복사 에너지를 아주 소량만 받아서 이루어지고 있음을 생각하면 100% 가까운 에너지 포획을 목표로 한다
- 다이슨 구체의 실존 가능성과 실현성
위에서 설명했듯이 순수한 의미로서의 다이슨 스피어급의 인공 구조물은 만들기가 거의 불가능에 가깝지만, 의외로 이 다이슨 스피어의 개념과 관련이 있을지도 모르는 실제 사례가 존재한다.
2015년경 발표된 KIC 8462852라는 항성(Tabby’s star)이 바로 그 주인공으로 2011년부터 2013년 동안 케플러 탐사선이 이 항성을 추적 관찰한 결과 매우 불규칙적으로 항성의 밝기가 심하면 20퍼센트 정도까지 떨어진 것이 관측됐다.
이 정도의 조도 감소는 일반적인 천체 활동으로 설명할 수 없는 수준이어서 천문학자 과학자들을 당혹케 했다. 성간 물질에 의한 산란효과도 고려되었으나 이 항성은 우주 쓰레기(space debris)를 형성할 정도로 젊은 나이는 아니었다.
케플러 우주 망원경에서 관찰된 KIC 8462852라는 이 별은 매우 독특한 방식으로 밝기가 변한다. 케플러 망원경이 관찰 할 수 있는 15만 개의 별 중 오직 이 별만이 이런 특성을 가지고 있으며 지난 몇 년 동안 이 별의 밝기는 극적으로 변화하여 때로는 그 밝기가22%나 어두워진 적도 있었다..
태양계에서 초거대 행성인 목성도 별(태양)의 밝기를 단지 1% 줄일 수 있을 뿐이다. KIC 8462852은 이미 성숙한 별로 아직 행성이 되지 못하거나 별에 흡수되지 못한 우주 먼지와 작은 소행성대로 둘러싸여 있는 어린 별도 아니며 밝기가 변할 때 같이 나타나는 적외선 신호 역시 발견되지 않았다.
이 별의 기묘한 특성에 대한 과학적 설명의 부재는 사람들로 하여금 보다 흥분되는, 새로운 가능성을 이야기하게 만들었다. 성간 물질이 존재할 경우 적외선을 방출하는 등 다른 증거도 나오기 마련인데 그런 것도 없었다.
항성이 짧은 시간에 자체적으로 광량이 수십 퍼센트 단위로 변화하는 자연현상도 광측된 사례가 없어 기존 천체이론으로 설명할 수 없는 엄청 큰 물체가 느리게 해당 항성 근처를 지나갔을 것이라는 가설이 등장한다.
■ 과연 지구 밖에 지적 생명체 존재할까?
지난 50년간의 노력에도 불구하고 외계 지성체 탐사(SETI) 연구팀은 지구 밖 지성적 생물의 증거를 아직 찾지 못하고 있다. 지구 바깥에 인류 이외의 다른 생명체가 있으리라는 생각은 오래된 믿음이었다.
그러나 실제 외계 지성체 발견을 위한 구체적 시도가 시작된 것은 20세기 중반에 이르러서였다. 1959년 주세페 코코니와 필립 모리슨은 전파신호를 관찰함으로써 외계의 지성체를 찾을 수 있다는 내용의 논문을 발표했다.
그들은 외계문명 역시 다른 문명과 교류하기 위해 전파신호를 사용할 것이라고 가정했다. 다음 해, 프랭크 드레이크는 웨스트 버지니아의 그린 뱅크에 위치한 국립 전파망원경 천문대에서 전파신호로 외계문명을 찾는 오즈마 계획을 시작했다.
그는 우리 은하에 교류 가능한 문명의 수를 예측하는 공식인 드레이크 방정식(Drake equation)을 만들었다. 만약 KIC 8462852의 밝기 변화가 자신을 둘러싼 거대 구조물 때문이라면 그 지성체는 유형 II 수준의 문명을 만든 것으로 유추할 수 있다.
■ 외계인이 존재하면 우리는 어떻게 될까?
아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 정보 전달 속도는 빛의 속도를 넘을 수 없다. 앞선 기술을 가진 외계문명은 지구에서 반사되는 빛을 이용해 지구 대기의 성분에서 산소와 메탄을 발견하고 지구에 생명체들이 있을 것이라고 추측했을 수 있다.
그러나 생명체가 존재하는 것과 지적 종족이 기술문명을 발전시킨 것과는 커다란 차이가 있다. 아직 우리는 외계에서 관찰 가능한 거대한 구조물을 만들지 못했기 때문에, 외계의 천문학자들이 지구에서 어떤 문명의 신호를 발견했을 가능성은 거의 없다.
1400광년 떨어진 KIC 8462852의 천문학자들이 지구를 관찰했을 때 그들이 지금 보고 있는 것은 7세기 당시의 지구이다. 당시 유럽은 중세 암흑기를 지나고 있었고, 모하메드는 메카 주변의 동굴에서 환상을 보고 있었으며, 중국에서는 당나라 시대였다.
중국의 만리장성이 세워진 것은 그로부터 700년 뒤 명나라 때였다. 그리고 알려진 것과 달리 만리장성은 지표면 160km 상공의 지구 저궤도에서도 맨눈으로는 관측되지 않는다. 반면 도시의 화려한 불빛은 우주에서도 관찰된다.
그러나 이는 20세기 이후에 생긴 변화로 KIC 8462852의 천문학자가 이 빛을 관찰하기 위해서는 앞으로 1300년을 더 기다려야 한다. 그들이 가진 전파망원경의 성능이 극히 뛰어나다고 하더라도 지구의 텔레비전 신호와 라디오 신호를 받기 위해서는 같은 시간을 기다려야 할 것이다.
지구에서 전파신호를 보내기 시작한 것은 겨우 100년도 되지 않았으므로, 이 신호가 다른 외계문명에 지금 도착했을 가능성은 거의 없으나 반대로, 우리보다 수백만 년 앞선 외계의 문명이 있다면 그들의 신호를 우리가 관찰하게 될 가능성은 매우 크다.
물론 천문학자들은 KIC 8462852의 기묘한 밝기 변화가 외계 지성체의 것이라기보다는 자연적인 현상일 가능성이 훨씬 크다고 말하고 있다. 1968년 캠브리지의 전파 천문학자들은 ‘빠르게 진동하는 전파원’을 발견했다.
이 신호가 외계문명이 보내는 인공적인 신호가 아니라 빠르게 회전하는 중성자별인 펄사(pulsar)로 KIC 8462852는 지금의 과학지식으로 설명되지 않는다. 지난 20년 동안 발견된, 다른 항성계 행성의 수는 2,000여개에 이르며, 이는 외계 생명체의 존재 가능성을 높이고 있다.
또한 천문학자들은 그 중에서 지구와 매우 유사한 특성을 가진 몇 개의 행성을 발견했다. 따라서 우리는 언젠가는 우리보다 앞선 외계 문명의 증거를 발견하게 될 가능성도 있다. 바로 그때 인류는 신의 개념을 다시 정립하고 현재 우리의 문명을 위협하는 수많은 문제들을 해결하고 살아남을 수 있을 것이라는 희망을 얻게 될 것인가?
■ 다이슨 구체의 실현성
다이슨 구체를 구현하는 데 있어서 현재 여러가지 난관이 존재하고 있다. 다이슨 고리(Dyson Ring), 다이슨 스웜(Dyson Swarm)의 차원을 넘어서 아예 하나의 구조물이 태양을 감싸는 형태인 다이슨 구체(Dyson Sphere)는 3가지 커다란 장애물이 존재한다.
태양계 전체에 있는 지구형 행성(수성, 금성, 지구, 화성)을 모두 소모시켜도 구체를 만들 재료를 구할 수 없다. 이들 내행성과 달을 더하면 약 1.178*1025kg의 질량으로 추산하는데, 1AU 거리에서 구체를 구축한다면 총 표면적은 4π * (149,598,000,000) = 2.8123*1023 m2으로 밀도를 따지면 약 42kg/m2 정도가 된다.
가장 풍부한 구조 재료인 강철로 따지면 약 5mm, 방탄복의 장갑판으로 사용되는 ATI425(Grade 38) 티타늄 합금 기준으로도 9.5mm 두께의 얇은 막을 간신히 만들 정도다. 만약 이보다 더 많은 재료를 구하기 위해서는 목성, 토성 등 가스행성의 가스를 제거한 후 내부의 금속 핵을 채굴하여야 한다.
외행성 금속 핵의 재료 양이 내행성 전체의 약 12배에 달하지만 그 주변을 또 핵 질량의 수십 배가 넘는 가스를 제거하는 것은 금속채취보다 훨씬 어려운 일이 된다. 초거대 구조체에서 필연적으로 발생하는 압력은 어마어마하며 이를 버텨내기 위해서는 콘크리트 압축강도의 약 300만배 이상에 해당하는 재료가 필요하다고 한다.
따라서 완전한 구체 형태의 ‘다이슨 구체’는 실현 가능성이 현재로선 전무하다. 먼 미래에 인류가 그만한 양의 자재를 다룰 수 있다면 모르겠지만 그것이 언제일지는 아무도 모른다. ‘카르다세프 척도’ 1단계 정도 규모조차도 그런 자원과 예산이 승인될 정치적 가능성은 없다.
예컨대 지구 전체의 기후와 날씨를 사람이 살기에 이상적인 기후로 모두 바꾸고 날씨도 자유로이 조절하는 지구공학 프로젝트도 기술 경제적으로 충분히 가능하다고 해도 반대가 많아 실행되기 어려울 것이다.
또한 우주적 관점에서 지구는 행운의 행성이다. 외부의 소행성과 혜성의 충돌로부터 비교적 안전할 수 있었던 것은 태양계에 있는 다른 모든 행성들을 합한 질량의 약 2.5배에 이르는 거대 행성인 목성(木星, Jupiter) 중력의 도움이 있었기 때문이다.
그러나 태양을 감싸는 초거대한 면적의 ‘다이슨 구체’는 많은 위험에 노출되어 있다. 이러한 논점에도 불구하고 인류가 합심하여 다이슨 구체의 건조에 힘을 쏟는다고 가정했을 때 그 기간은 억년 단위로 예상하고 있다. 그러나 문제는 태양의 수명에 있다. 태양은 앞으로 더 뜨거워질 것이고 종래엔 크기를 불려나가는 적색거성(赤色巨星, red giant)이 될 운명이다.
1AU 반지름의 다이슨 구체로 지구의 기후를 구현하기가 불가능한 때가 온다는 뜻이다. 자연히 때가 되면 보수와 개조를 하여야 하는데 이미 다이슨 구체를 건조하면서 태양계의 거의 모든 행성을 소모하여 더 이상의 자원은 머나먼 은하계의 다른 태양계를 수탈하여야 하는 문제가 있다.
그러나 이러한 문제들이 산재해 있음에도 불구하고 다이슨 구체는 끊임없이 게임물과 SF의 단골소재로 등장하는 것은 ‘다이슨 구체’가 인류의 꿈이라고 보아도 될 것이다. 인류사적 관점에서 지난 세기의 해외 식민지 개척에 추억을 갖는 인간의 욕심이 항성계를 본격적으로 식민지화 할 수 있는 꿈을 버리지 못하고 있기 때문일 것이다.
- 생태문명 건설이 인류의 미래다!
지구가 태양계의 일원으로서 탄생한 것은 지금으로부터 약 45억년 전이다. 최초의 지구 내부가 핵, 맨틀, 지각으로 나뉘는 과정에서 최초의 해양이나 대기를 형성하였다. 지구상에 최초의 생명이 출현한 것은 약 30억년 전 쯤이다.
■ 인류는 45억년의 긴 역사에서 0.004%만 존재한 생물이다.
해부학상 현생인류의 기원에 대한 과학자들의 가장 지배적인 견해는 ‘아프리카 기원설’이다. 이 가설은 인간이 아프리카에서 진화하여 5만년에서 1만년사이에, 아시아에서의 호모 에렉투스와 유럽에서의 호모 네안데르탈렌시스의 인구를 대체하면서 이주했다고 주장한다.
대안적인 가설인 ‘다지역 발생설’을 지지하는 과학자들은 인간은 지역적으로 나뉘면서 250만 년 전에 이루어진 아프리카에서 전 세계로의 호모 에렉투스의 이주로부터 분리된 인구와 교배하면서 진화했다고 주장하나 소수 의견이다.
대부분의 인류학자들은 현생 인류가 아프리카에서 발원하여 세계 각 곳으로 이주한 것으로 추정하고 있다. 사람의 진화 기간은 지질시대로 보아 홍적세, 즉 플라이스토세에 해당하며 이 기간 동안 지구에는 4~6 차례의 빙하기와 간빙기가 번갈아 나타났다.
이들은 순록, 매머드, 야생마, 오록스, 곰 등을 사냥하거나 식물을 채집하기도 하였다.그들은 여름에는 천막을 쳤고, 겨울에는 오두막을 혹은 붙박이 집을 짓기도 했다. 이들은 기원전 10만 년경에 지구를 점령하면서 그 수가 증가하였으며, 예술과 종교 등 일련의 놀라운 발명을 하기 시작하였다.
후기 홍적세 마지막 빙하기, 뷔름 빙기가 끝난 약 1만 년 전 현생 인류의 인구는 약 1만 명 이하로 추정하고 있다. 그 결과 현생 인류는 매우 협소한 유전자 풀이 되어 우리 모두는 “아프리카 할머니의 자손“이라고 할 수 있다. 1만 년 전 인류의 역사 단계는 신석기 시대로 불린다.
이 즈음의 인류는 농사를 짓거나 목축을 하기 시작하였다. 그 후 청동기시대에 사유재산의 형성과 위계질서, 불평등 등이 생겨났다. 이러한 인류의 문화는 주변의 환경을 변화시켰을 뿐 아니라 인류 자신의 진화에도 영향을 주었다.
그러나 지구는 빠르면 약 5억, 길면 10억 년 안에 생명체가 살 수 없는 환경이 될 것으로 예측된다. 태양이 계속해서 뜨거워져 지구에 온실 기체가 늘어나고 온도도 계속 올라가면서 지구는 금성과 같은 지옥에 가까운 공간이 될 것이다.
약 50억 년 후에는 태양이 100배 이상 팽창하면서 지구 궤도까지 팽창하게 되는 적색거성(赤色巨星, red giant)이 되면 지구의 운명은 끝날 것으로 예측된다. 45억년의 길다란 역사 속에서 인류는 단지 0.004%만 존재해 왔던 셈이다.
하지만 이 짧은 시간에 인류는 우주로 발을 넓히며 태양계에서 가장 똑똑한 생명체로 자리 잡고 있다. 하지만 인류의 출현으로 지구는 지난 45억년 동안 가장 빠른 기후변화, 가장 빠른 생물 대멸종을 일으키고 있는 원인 제공자가 되고 있다.
■ 우주식민지(Space Colony)론
화성이나 금성의 환경을 지구의 대기 및 온도, 생태계와 비슷하게 바꾸어 인간이 살 수 있도록 만드는 테라포밍(Terraforming, 행성녹화, 行星綠化)으로 식민지를 건설하는 것과, 더 나아가 지구, 화성, 수성과 같은 행성을 파괴하여 다이슨 구체를 건설하는 일은 유럽인의 아메리카 신대륙 개척정신과 맥이 닿아 있다.
우주 식민지의 필요성을 내세운 논리는 인류라는 종의 생존 차원이다. 지구 온난화나 핵전쟁, 유전공학의 발달과정에서 생겨난 신종 바이러스의 출현 등으로 인류가 멸종될 가능성이 높아지고 있다는 것이다.
실제 그의 말대로 많은 과학자들이 앞으로 인류가 직면할 최대 위협요소로서 지구온난화로 인한 기후변화와 이상 바이러스 만연 등을 꼽고 있다. 지구가 아닌 곳에 거주하는 사회라고 하면 SF에 나오는 이야기 같다. 우리는 평생 지구라는 행성에서 벗어날 수 없다.
유인 우주 비행이 시작된 지 반 세기가 지났지만, 저지구 궤도(지상 144~900km의 원궤도)에 도달한 사람은 600명이 되지 않고, 달 표면에 발을 딛은 사람은 단 12명이다. 인간을 지구 중력에서 벗어나게 하는 것은 막대한 비용과 노력이 많이 들어서 현시점에서 우주여행은 꿈일 뿐이다.
각국에서는 달과 화성으로 탐사자들을 보내려는 노력을 경주하고 있다. NASA는 2035년까지는 인간을 화성에 보내려 하고 있고, 중국도 그 무렵에 궤도를 선회하는 우주 스테이션과 달 식민지를 보유할 계획이다.
우리는 지구가 아닌 우주 식민지에서 태어난 첫 번째 아기를 상상해볼 수 있다. 1만 년 전 우리가 아프리카를 떠났던 것만큼 엄청난 일이다. 지구가 아닌 곳에서 살면 우리는 어떻게 변할까?
무중력 상태에서 1년 이상을 지낸 우주인들이 몇 명 있는데, 그들은 근육이 줄고 뼈가 약해지며 시각에 문제가 생기는 것을 경험했다. 달과 화성의 정착인들은 무중력이 아닌 중력이 낮은 환경을 접할 것이다. 그들의 모세혈관계와 심혈관계는 적응할 것이고, 근육량은 줄어들 것이다.
초기 우주 식민지가 지구에서 데려온 사람들로 채워진다면 생리적 변화는 미미할 것이다. 그러나 식민지에서 태어나는 세대는 반체제적일 수도 있고, 유토피아적 이상에 자극을 받을 수도 있다. 지구 밖에서 살고 죽는 그들의 심리적 상태는 새 환경에 의해 형성될 것이다.
생리적으로는 그들은 인류의 새로운 분파로 진화할 것이다. 지나친 유전적 기형과 근친 교배를 피할 수 있는 존재 가능한 식민지의 최소 크기는 160명 정도이다. 유전자 풀이 줄어들면 직관과는 반대로 진화가 빨라진다.
우주선(線)을 막아주는 두꺼운 대기가 없기 때문에 돌연변이가 많아져 진화가 더 빨라질 것이다. 유전 변이가 적다는 것은 새로운 선택에 대응하는 능력이 떨어진다는 단점이 있다. 정착민들은 새 병원균에 취약해져 몰사할 수도 있다.
따라서 그들은 스스로의 운명을 통제할 가능성이 높다. DNA를 가공하고 ‘편집’하는 기술이 급속히 성숙하고 있으므로 정착민들은 자신들의 유전자 구성을 최적화해서 다윈의 자연도태 메커니즘을 피해 갈 것이다.
발달된 의료 기술과 최적화된 식단이 환경에 가장 잘 맞는 사람 뿐 아니라 거의 모두가 고령까지 살 수 있도록 해줄 것이다. 또한 지구 바깥의 정착민들은 어느 나라의 국민도 아니므로 그들은 자신만의 법적, 윤리적 규정을 만들 것이다.
극단적인 생명 연장이나 기계 장치로 장기를 대신하는 기술을 공격적으로 받아들일 가능성이 높다. 인간과 기계를 합치는 것을 디스토피아적이라고 생각하는 사람들이 많지만, 사이보그 기술을 도입하면 정착민들의 육체적 한계를 초월하는 힘을 줄 것이다.
이를 통해 ‘거주 가능’한 지구 바깥의 우주 식민지의 범위가 넓어질 것이다. 이 시나리오의 종착역은 아마도 의식을 뇌(腦)에서 컴퓨터로 업로드하여 육신에 대한 의존을 아예 없애는 기술인 메타버스(Metaverse)가 현실화될 것이다.
오스트레일리아와 파푸아 뉴기니의 일부 원주민 집단은 대륙에서 3만 년 동안 격리되어 있었지만 새로운 종으로 진화하지 않았다. 우주의 철저히 다르고 통제된 환경에서, 종 분화는 지구에서보다 훨씬 빨리 일어날 수도 있다.
지금으로부터 수천 년, 수백 세대 후에 우주식민지 정착민 일부가 지구로 돌아온다고 생각해 보자. 그들은 이해할 수 없는 언어를 쓰고 우리가 알아볼 수 없는 문화를 지닌 존재들이다. 머리와 눈은 유난히 크고 몸체는 막대기 같으며, 피부는 창백하고, 이가 작고 몸에 털이 없다. 이들을 인류로 볼 수 있을까?
■ 생태문명(生态文明, Ecological Civilization)론
태양 에너지(solar energy)는 지구의 기후에 힘을 주고 생명을 지탱시켜 주는, 태양에서 오는 열과 빛 형태의 복사 에너지를 말한다. 햇빛에서 열이나 전력을 얻는 에너지원, 곧 재생 가능 에너지이다.
태양에너지가 고갈되려면 앞으로 약 50억년이 걸린다. 짧은 인류의 역사와 비교했을 때 거의 무한대라고 할 수 있고 태양에너지는 공짜다.
화석연료는 공기나 물을 오염시키고 우리의 건강을 위협하며 지구온난화 현상을 불러왔다. 하지만 태양에너지는 이런 걱정을 할 필요가 없다.
20일 동안 지구에 내리쬐는 태양에너지는 지구상의 전체 석탄, 석유, 천연가스가 만들어내는 에너지를 모두 합한 것과 같다.
태양은 지구 전체 인구가 1년간 소비하는 에너지를 단지 40분 만에 지구로 방출하며 하루 동안 지구에 내리쬐는 태양에너지는 70억 세계 인구가 27년간 사용하는 에너지보다 많다.
물리학자 프리먼 다이슨 (Freeman Dyson)은 물질과 에너지 공급이 줄어들면서 문명의 한계에 도달한 기술적으로 진보된 종족은 가치있는 모든 것을 위해 태양을 이용하려고 노력할 것이라고 추측했다. 지구환경보전을 위하고 지속가능한 우주탐험을 위해 태양에너지에 기반한 신재생 에너지 확보가 시급한 시점이다.
■ 생태문명의 인프라가 될 베세토·글로벌튜브
오늘날 환경과 경제가 당면한 두려운 현실은 전세계적으로 젊은 층의 실업률이 갈수록 높아지고, 환경 파괴와 기존 금융시스템이 붕괴되는 등의 신호가 이를 증명한다. 인간이 살아가는 유일한 행성 지구에서 건강하고 공정하고 의미 있게 사는 법에 대한 논의를 일찍 시작할수록 우리 모두에게 더욱 이로울 것이다.
에너지 부족은 이미 당면한 문제다. 가장 먼저 에너지 소비를 최소화하려는 노력이 필요하다. 당연한 듯 소비되고 있는 에너지에 대해 지금과 같은 과도한 소비가 필요한지 고찰해봐야 한다. 석유정점을 맞이하는 21세기 한정된 화석연료를 흥청망청 낭비해서는 안된다.
탈산업화시대(Post-industrial society)와 생태사회(Eco Society)에 대비한 새로운 운송체제의 개발과 구축은 석유로 파티를 즐길 수 있는 우리 세대에서 반드시 준비하여야 하는 시대적 과업으로 새로이 등장할 교통수단은 반드시 석유고갈 이후에도 지속 가능한 교통모드일 수 밖에 없다.
22세기 탈 석유사회시대에는 항공 교통모드는 종말을 고하게 되고 신재생 에너지를 사용하는 관도(管道, Tubeway)모드의 교통수단이 최상위 교통모드로 등장하게 될 것이다. 석유에너지 고갈에 따른 지속가능성을 고려한 21/22세기형 최상위 교통계층(transport hierarchy) 의 지속가능 교통 시스템(Sustainable transport system)은 제5 교통모드인 “관도(管道, tubeway)” 가 될 것이다.
5대양 6대주를 연결하는 삼상궤도(Three Phase Track)방식의 베세토·글로벌튜브(汎球管道, Global Tube Way)를 구축함으로써 기존 도로, 수상, 철도와 특히 항공모드 의존을 축소함으로써 지구촌 인구 100억명 시대의 교통 인프라를 재구축하여야 한다.
베세토튜브, 아시아튜브, 태평양튜브, 북극해튜브, 대서양 등으로 연장될 글로벌튜브는 5대양 6대주를 연결하는 지구공학적 차원의 사상 최대규모 프로젝트이다. ‘베세토튜브연구회’가 추진하는 기술표준은 하이퍼루프 등 기존 방식과는 달리 다중튜브(Multi tube)와 삼상궤도(Three Phase Track)기술방식을 특징으로 한다.
베세토튜브 건설비–약 200조원/예상 공사기간–약 5~10년
베세토튜브에서 출발하여 아시아튜브, 태평양튜브, 북극해튜브로 연장하여 글로벌튜브를 완성하는데 대략 50~100년의 기간이 걸릴 것이며 1억명이 넘는 노동자가 필요할 것이다.
전술한 테라포밍(Terraforming, 행성녹화, 行星綠化)으로 우주 거주지를 건설하는 것과, 더 나아가 지구, 화성, 수성과 같은 행성을 파괴한 자원으로 ‘다이슨 구체’를 건설하는우주식민지(Space Colony)개척이 SF소설로 일장춘몽이라면 베세토(글로벌)튜브는 현실세계의 공학 프로젝트이다.
베세토튜브(北首东管, ベセトチューブ, besetotube)를 기반으로 아시아튜브(ASEAN), 태평양튜브(NAFTA), 북극해튜브(EU)로 연장되는 글로벌튜브(汎球管道, Global Tube)를 완성하는 과업이야말로 서구 근대를 초극(超克)하여 진정한 아시아의 시대를 여는 길이다.
선택받은 극소수 인류를 대상으로 하는 우주식민지(Space Colony) 개척보다 모든 인류에게 혜택이 돌아가는 베세토~글로벌튜브 프로젝트야 말로 21~22세기를 살아갈 100억명의 사해동포(四海同胞, Cosmopolitan)들이 함께 상생(相生)하고 공영(共榮)하는 생태문명(生態文明/生态文明, Ecological Civilization)을 꽃피우는 제3의 길이다.
