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유럽항공우주국(European Space Agency, Esa)의 국장인 데이비드 사우스우드(David Southwood) 교수는 최근 이루어진 행성과학과 천문학의 성과를 통해 앞으로 50년 동안 이루어질 수 있는 우주탐험의 목표에 대해 예측하고 있다. 그는 영국의 국영방송국인 BBC에 기고한 글에서 이러한 우주탐험의 가능성과 계획을 밝히고 있다. 유럽항공우주국의 국장으로서 그의 의견은 앞으로 우주연구 프로젝트에 반영될 가능성이 높으며 정책결정에서 매우 중요하다. 이에 그가 기고한 글의 전문을 소개한다. 우리는 지금까지 50년 동안 우주 탐험을 해왔다. 지난 50년은 긴 시간이었으며 많은 것을 성취했다. 그렇다면 앞으로 50년 동안 우리는 우주공간에서 무엇을 성취할 수 있을까? 이에 대해 우리 주변에서 시작해보자. 행성과 관련하여 앞으로 화성은 우리의 가장 중요한 목표가 될 것이다. 화성은 태양계에서 지구와 가장 가까운 행성이다. 화성의 암석과 토양 샘플을 지구로 가져오는 임무는 과학자들에게는 가장 기본적인 목표가 되고 있다. 영국 오픈 대학(Open University)의 콜린 필린저(Colin Pillinger) 교수는 “화성에서 보내는 약간의 샘플을 실험실로 가져온다면 지금 화성표면을 돌아다니면서 연구를 수행하고 있는 로봇탐사선보다 더 많은 것을 말할 수 있을 것”이라고 말했다. 하지만 화성은 거대한 행성이다. 우리는 한 지역의 샘플로는 연구할 수 없다. 그런 이유로 우리는 장기간에 걸친 탐사가 이루어져야 하며 이러한 탐사를 통해 얻어진 자료로 화성에서 무슨 일이 일어나고 있는가를 알아낼 수 있을 것이다. 만일 사우디 아라비아에 탐사선이 착륙한다면 그린란드에서 일어나는 현상에 대해서는 말할 수 없다. 물론 이 두 지역 사이에는 연관성이 존재하지만 매우 다른 조건이다. 하지만 화성의 놀라운 매력에도 불구하고 지난 10년 동안 이루어진 두 가지 놀라운 발견은 외부 태양계에서 이루어졌으며 목성과 토성의 위성에서 이루어졌다. 목성의 위성 중 하나인 유로파 (Europa)의 내부에 액체로 이루어진 해양이 존재할 것이라는 사실은 우리 과학자들에게는 거대한 도전이 될 것이다. 어떻게 이 해양이 유지되고 목성의 위성에서 생명체가 살 수 있는 조건이 될 수 있는가? 이와 유사하게 작고 중요하지 않게 보였던 엔셀라두스(Enceladus)에서 분출되는 액체 온천의 존재는 예상하지 못한 것이었다. 이러한 놀라운 발견은 우리가 태양계에 대해 아직도 모르는 것이 너무 많다는 사실을 의미한다. 이와 연관하여 나는 타이탄에 대해 이야기하고 싶다. 우리는 토성의 가장 큰 위성인 타이탄을 무시할 수 없다. 타이탄은 우리의 태양계의 구성에 대한 미스터리를 풀기 위해서 엄청난 잠재성을 가지고 있다. 여러 가지 측면에서 타이탄은 초기 지구와 많은 유사성을 지니고 있다. 아주 먼 미래에 태양이 점점 나이를 먹어가고 팽창하게 되면 타이탄과 같은 지역은 새로운 생명체를 잉태할 수 있는 장소가 될 수 있다는 것은 단순한 공상과학소설의 이야기가 아니다. 생명 존재의 잠재성은 탐사대상의 주요 기준이 된다. 하지만 생명체와 관계 없이 태양계에 대해 대답하지 못한 중요한 문제들이 많이 존재한다. 토성과 목성은 고리를 가지고 있으며 많은 숫자의 위성을 가지고 있다. 이들 중 일부는 형성과정에 있다. 이러한 위성들은 태양이 행성을 형성하게 되었는가를 이해할 수 있는 연구대상이 된다. 무인탐사선은 단순히 그곳에 무엇이 있는가를 보여줄 뿐 아니라 태양계에 대한 많은 문제에 대한 해답을 제공하고 있다. 그럼에도 불구하고 우리가 탐사대를 보내어 탐사해야 하는가에 대한 문제가 남는다. 우리는 위험한 환경에 탐사대를 보내어야만 하는가? 그렇지 않으면 무인탐사 로봇을 대신 보내야 하는가? 간단하게 지구에서는 로봇을 남극에 보낼 수 있다. 아마도 그곳에 어떤 형태의 얼음이 존재하는가를 분석하는데는 로봇탐사가 더 좋은 방법일 것이다. 하지만 아문젠은 그곳에 깃발을 꽂았다는 사실을 잊지 말아야 한다. 즉, 극한 환경에 사람을 보내는 것은 단순히 과학을 위한 것이 아니라 인간의 본성과 사고방식과 연관된 것이다. 하지만 태양계를 넘어가게 되면 유인탐사는 불가능하게 된다. 이곳은 무인 로봇탐사만이 가능하다. 만일 1957년에 우리가 알고 있는 것과 지금 우리가 알고 있는 것을 비교해본다면 태양계 외부에 대한 우리의 이해수준에 거대한 변화가 있다는 것을 알게 될 것이다. 내가 학생이었던 1960년대에 블랙홀은 이론적인 구성물이었다. 블랙홀은 실제로 존재하지 않았다. 하지만 지금 우리는 일상적인 사실로 블랙홀에 대해 이야기하고 있다. X-선과 감마선 그리고 자외선 천문학은 그 당시에 존재하지 않았다. 지상관측 천문대는 이러한 파장을 관측할 수 없다. 천문학에서 이러한 분야를 발전시킨 것은 우리의 행성과 항성 그리고 성간물질, 은하계의 구조 그리고 우주에서 최초의 빛이 어떻게 발생했는가에 대한 우리의 이해수준을 혁명적으로 증가시켰다. 이러한 태양계 외부의 우주에 대한 연구는 단순히 공간에 대한 탐사일 뿐 아니라 시간에 대한 탐사라고 말할 수 있다. 좀 더 먼 곳을 관측하게 될수록 우리는 먼 과거의 시간을 보는 것이다. 즉, 시간의 시작을 보는 것이다. X-선, 감마선 그리고 자외선을 통해 우주를 관측하게 되면서 적외선으로 이루어진 우주의 부분을 볼 수 있는 능력을 갖게 되었다. 적외선을 이용한 관측은 지구에서 매우 어려운 일이다. 왜냐하면 지구 자체에 모든 것이 존재할 뿐 아니라 대기는 적외선을 방사하기 때문이다. 그래서 우리는 하와이와 같은 곳의 매우 높은 건조한 산정상에 천문대를 건설했지만 이 천문대를 통해 우주의 시작을 관측할 수 없다. 하지만 우주공간은 다른 조건을 제공한다. Esa에서 우리는 차세대 적외선 천체망원경인 허셸 우주천문대(Herschel Space Observatory)를 발사하게 될 것이다. 적외선 천문학은 많은 새로운 분야를 개척하고 있다. 이들 중 한 분야는 미래에 매우 중요한 분야로 태양계 이외의 행성에 대한 연구로 앞으로 가장 중요한 천문학의 분야가 될 것이다. 화성에서 생명체를 발견하는 것은 정말 놀라운 일이 될 것이다. 이를 위해서 우주는 생명체로 가득 차있다는 것을 보여주어야 한다. 하지만 이러한 이유로 태양계 외부 행성을 찾는 것은 아니다. 태양계 외부의 거대한 우주에는 무엇이 존재하는가? 생명체는 특정한 화학물의 혼합을 필요로 한다. 이것은 매우 복잡한 혼합과정이다. 항성 내부에서 만들어지는 헬륨보다 무거운 요소들과 항성의 갑작스러운 죽음으로부터 나오는 무거운 물질이 만들어진다. 이러한 점은 화성 이외의 지역에서 생명을 찾는 탐사 없이 화성에서 생명체를 찾는 것은 충분하지 않다는 점을 의미한다. 우주연구는 과학뿐 아니라 인간이 알고자 하는 본성과 연관되어 있다. 하지만 문제는 가장 근본적인 질문으로 이 우주에는 우리 혼자 뿐인가? 전체 우주는 적절한 시간과 적절한 장소에서 우연히 일어난 것인가? 이러한 것은 단순히 인간의 호기심으로 치부할 수 있다. 하지만 아마도 인간은 호기심을 갖도록 만들어졌을지도 모른다. 이러한 문제는 어떠한 지각을 가진 존재라면 가질 수 있는 문제라고 생각한다. 우리가 젊었을 때 이러한 문제는 엄격하게 철학자들의 몫이었다. 갑자기 이러한 문제는 과학자들에게 매우 중요해졌다. 하지만 과학자들이 철학자들의 문제를 다루는 것처럼 우리는 확실한 의식을 갖고 있어야 한다. 아인슈타인은 미학적인 관점에서 양자역학을 싫어했다. 하지만 아인슈타인은 틀렸다. 우리는 너무 신비주의적이어서는 안 된다. 물리학으로 돌아가서 Esa의 플랑크 프로젝트(Planck Mission)는 내년에 발사될 것이며 물리학의 대상인 빅뱅에 의해서 우주에 남겨진 잔파문을 연구하게 된다. 하지만 그 조건은 매우 극단적이어서 우리가 알고 있는 물리학이 아닐 것이다. 한 가지 기본적인 수수께끼는 빅뱅은 모든 방향으로 대칭적인 것으로 우리가 현재 보고 있는 우주의 가장 근본적인 육중함을 이루게 되었을 것이라는 점이다. 태초에 은하계도 항성도 행성도 없던 시점에 무엇이 물질을 서로 합쳐지도록 했는가? 한 가지 단서는 빅뱅이 남긴 잔파장에서 찾을 수 있다. 이 잔파장을 해독하는 것은 현재 우리의 물리학적 지식을 넘어서는 것이 될 것이다. 결국 물리학 자체에 대한 의문이 제기될 것이다. 우주형성의 최초 몇 초의 물리학은 현재 우리가 이해하는 물리학과는 전혀 다른 것일 것이다. 그래서 이 분야에서 우리는 어떻게 우주가 작동하는가를 이해하기 위해 물리학을 사용하지 않을 수 있지만 어떻게 물리학이 작동하는가를 연구하기 위해 물리학을 사용할 수 있을 것이다. 여기에서 제기된 문제들은 아마도 해결되지 않을 수도 있다. 이러한 문제들은 우리 지식의 확대과정에서 지속적으로 제기되고 다른 지평으로 넘어가면서 제기되는 것일 수 있다. 일부 사람들은 이러한 문제에 대해 좌절감을 느낄 것이다. 나에게 있어서 이러한 문제는 과학자로서 행복하게 하는 문제이다. 우리의 질문은 끊임없이 제기될 것이다. 어떤 사람들은 연구가 끊임없이 지속된다면 우리는 시간을 낭비하는 것이라고 주장할 수 있을 것이다. 하지만 이러한 주장은 넌센스이다. 우리는 인간으로 지식의 세계에 살고 있다. 우리가 이러한 지식을 위한 연구를 중단하는 순간 우리는 인간으로서 실제 문제에 직면하게 될 것이다. 우리의 호기심을 잃게 되면서 우리는 내일은 오늘과는 다를 것이라는 느낌을 잃게 될 것이다. 결국 우리 사회의 대재난이 될 것이다. * yesKISTI 참조 |
