태양계 외에 생명체가 살 수 있는 행성은 어디일까?

행성

 

우리는 지구 외에 생명체가 존재할 수 있는 행성이 있는지를 오랫동안 궁금해 해 왔습니다. 과학의 발전과 함께 천문학자들은 이제 태양계 바깥, 즉 외계 행성(외행성, Exoplanet)들을 탐사하며 생명체 거주 가능성에 대한 본격적인 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 이른바 ‘골디락스 존(Goldilocks Zone)’을 가진 외계 행성들은 생명체 존재 가능성이 높은 곳으로 여겨지고 있죠. 그렇다면 현재까지 발견된 외계 행성 중, 생명체가 존재할 수 있을 것으로 기대되는 행성들은 어떤 곳일까요?

골디락스 존이란 무엇인가? 생명체 존재의 첫 번째 조건

외계 생명체 탐사의 첫 번째 기준은 바로 골디락스 존, 또는 ‘생명체 거주 가능 지대(habitable zone)’입니다. 이는 행성이 중심별로부터 적절한 거리에 있어 물*이 액체 상태로 존재할 수 있는 범위를 말합니다. 너무 뜨거우면 물이 증발하고, 너무 차가우면 얼어버리기 때문에, 적당한 온도 범위를 가진 궤도가 생명체 존재의 기본 조건이 됩니다. 이 개념은 지구를 기준으로 설정되었기 때문에, 지구와 유사한 환경을 가진 외계 행성을 찾기 위해 자주 사용됩니다.

골디락스 존의 범위는 항성의 종류에 따라 달라집니다. 태양보다 크고 밝은 항성은 더 넓고 먼 거리에 거주 가능 지대를 형성하며, 반대로 작고 어두운 적색 왜성(Red Dwarf)은 가까운 거리에서만 액체 상태의 물을 유지할 수 있습니다. 흥미롭게도 최근 발견되는 대부분의 외계 행성은 이러한 적색 왜성을 공전하는 경우가 많습니다. 이는 적색 왜성이 우주에서 가장 흔한 별이기 때문입니다.

하지만 골디락스 존에 존재한다고 해서 무조건 생명체가 존재한다는 보장은 없습니다. 대기 조성, 자기장 유무, 행성의 자전 속도, 표면 압력 등 다양한 요소들이 복합적으로 작용해야만 생명체가 탄생하고 유지될 수 있습니다. 따라서 현재 과학자들은 골디락스 존에 존재하는 외계 행성을 1차 후보군으로 삼고, 그 이후 대기 성분 분석, 질량, 반지름 등을 통해 정밀 검토를 이어가고 있습니다.

대표적인 탐사 임무로는 NASA의 케플러 우주망원경(Keppler)과 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 있습니다. 이들은 수천 개의 외계 행성을 발견했으며, 그중 일부는 골디락스 존에 위치하면서 지구와 비슷한 크기와 밀도를 갖고 있는 것으로 알려져 있습니다. 이런 행성들이 바로 ‘제2의 지구’를 찾는 데 있어 핵심적인 목표가 되고 있는 것이죠.

생명체가 존재할 가능성이 있는 외계 행성 후보들

현재까지 발견된 외계 행성 중, 과학자들이 특히 주목하는 생명체 거주 가능 행성은 여러 개가 있습니다. 그중에서도 가장 많이 언급되는 곳은 트라피스트-1(TRAPPIST-1) 행성계입니다. 이 항성계는 지구에서 약 40광년 떨어진 곳에 위치한 적색 왜성 주위를 도는 7개의 행성으로 구성되어 있으며, 그중 최소 3개 이상의 행성이 골디락스 존 안에 포함되어 있습니다. 특히 TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g는 지구와 비슷한 크기와 밀도를 가지고 있어, 과학자들은 이들이 물을 보유하고 있을 가능성이 있다고 보고 있습니다.

또 다른 주목할 만한 행성은 프로시마 b(Proxima b)입니다. 이는 태양계에서 가장 가까운 항성인 프로시마 센터우리(Proxima Centauri)를 공전하는 외계 행성으로, 지구에서 불과 4.24광년 떨어진 곳에 위치하고 있습니다. 프로시마 b는 적색 왜성을 공전하며, 골디락스 존 안에 있어 액체 상태의 물이 존재할 가능성이 제기되고 있습니다. 다만 항성의 플레어 활동이 잦아 생명체가 생존하기 위한 안정적인 환경을 유지하기 어려울 수 있다는 우려도 존재합니다.

또한, 루이텐 b(Luyten b)도 유망한 후보 중 하나입니다. 이 행성은 태양보다 약간 작은 적색 왜성을 공전하고 있으며, 지구보다 약간 더 큰 슈퍼지구(Super-Earth)로 추정됩니다. 대기와 물 존재 가능성은 아직 확인되지 않았지만, 고유한 궤도 조건과 적당한 온도로 인해 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성으로 꼽히고 있습니다.

이 외에도 글리제 581d, 케플러-442b, 케플러-186f, K2-18b 등 다양한 외계 행성들이 생명체 거주 가능 행성 후보로 계속해서 거론되고 있습니다. 특히 K2-18b는 최근 대기 중 수증기와 메탄이 동시에 존재할 가능성이 제기되면서 과학계에서 큰 관심을 받고 있습니다. 이 행성은 태양보다 약간 작은 항성을 공전하며, 생명체의 주요 구성 요소인 물의 존재 가능성이 발견된 첫 번째 외계 행성 중 하나입니다.

외계 생명체를 찾기 위한 과학적 도전과 미래 전망

외계 생명체의 존재 여부는 현대 천문학과 우주 생물학의 가장 중요한 질문 중 하나입니다. 과학자들은 이를 밝히기 위해 다양한 기술과 이론을 동원하고 있으며, 새로운 망원경의 개발과 함께 외계 행성 탐사도 점점 정밀해지고 있습니다. 특히 최근 발사된 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 외계 행성의 대기를 구성하는 물질을 분석할 수 있는 수준의 스펙트럼 장비를 갖추고 있어, 향후 수년 내에 생명체 존재 가능성을 결정지을 획기적인 결과를 도출할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

우리가 외계 생명체를 찾기 위해 주목하는 요소는 여러 가지가 있습니다. 가장 기본이 되는 것은 대기 구성 성분입니다. 산소, 메탄, 이산화탄소 등은 생명체 활동의 부산물로 간주되며, 이들이 조합된 형태로 대기에서 감지된다면 생명 활동이 존재할 수 있다는 중요한 단서가 됩니다. 특히 산소와 메탄이 동시에 존재할 경우, 이는 생물학적 활동이 일어나고 있다는 강력한 증거가 될 수 있습니다.

또한 향후 우주망원경은 단순히 대기 분석을 넘어서, 표면 온도, 자전 주기, 계절 변화, 심지어는 식생 지표(vegetation index)까지 감지할 수 있는 기술로 발전할 것입니다. 이러한 정밀 관측을 통해 우리는 언젠가 지구 외의 생명체 존재를 확인할 수 있는 날을 맞이할지도 모릅니다. 그리고 그 행성이 인류가 거주 가능한 새로운 보금자리가 될 수도 있을 것입니다.

결국 태양계 외부에 생명체가 살 수 있는 행성이 있다는 가능성은 단순한 공상이 아닌, 과학적으로 점점 더 현실적인 주제로 다가오고 있습니다. 외계 행성 연구는 인간의 존재에 대한 본질적인 질문에 답하는 동시에, 인류가 미래에 새로운 행성을 향해 이주할 수 있는 가능성을 제시해 주고 있습니다. 아직은 답을 내릴 수 없는 질문이지만, 과학은 그 답에 조금씩 다가가고 있습니다.