우주의 탄생 - 우주 안에 작은 인간의 존재 받아들이기 #1
우주의 탄생
138억년 전 우주가 생겨났다. 빅뱅BigBang이 일어났고 그렇게 우리의 세상은 시작되었다. 우주는 우리가 인지할 수 있는 시간과 공간의, 그리고 그 안에 있는 모든 물질의 총체이다. 이러한 관념은 일반상대성이 등장한 20세기에서나 정의될 수 있었다. 그 이전에는 상상력을 기반한 고대 우주론이 팽배했다. 우주를 이해하기에는 인류 문명은 너무 짧았기 때문이다. 하지만 일반상대성 등장 이후 우주는 팽창과 함께 변모해왔으며 현재와 같은 모습을 갖추게 됨을 이론저 예측과 관측결과로 입증했다. 인간은 우주의 존재를 이해할 정도로 똑똑해졌지만, 우주의 탄성의 시초가 된 빅뱅은 아직도 어떻게, 그리고 왜 일어났는지 알지 못한다.
우주의 탄생 이후 영겹의 시간 동안 별과 생성의 역사가 제각기 펼쳐진다. 이러한 우주적 사건을 설명하기 위해서는 철저하게 유물론적 방식에 의지할 수 밖에 없다. 문명에 서사를 부여하는 것인 인류의 선택이지만, 우주의 역사 속에서 그 기간은 너무 짧다. 우주에는 수천억개의 은하가 있으며, 규모 순서로 은하, 은하군, 은하단, 초은하단 으로 무리 짓는다. 우리가 살고 있는 태양계를 포함한 은하는 '우리 은하' 또는 은하계라고 부른다. 인류는 수만 년 동안 지구가 속한 '우리 은하'를 유일한 은하계로 생각했다. 하지만 천문학의 발전으로 수많은 외부 은하들의 존재가 드러나고 있다.
은하에는 보통 수천억개의 별이 있으며 다양한 크기가 존재한다. 우리 은하는 지름이 10광년으로 꽤나 큰 편이지만 그보다 몇 배, 몇십 배는 더 큰 은하들도 무수히 많다. 이러한 은하들은 지속 중인 우주 팽창과정에서 서로 충돌하거나 다른 은하들을 잡아먹기도 한다. 우리 은하는 약 45억년 후 바로 곁에 위치한 안드로메다 은하와 충돌할 것으로 예상된다. 안드로메다 은하는 우리 은하의 두배 이상의 규모로 시간당 40만km속도로 가까워지도 있다. 두 은하의 충돌 이후엔 하나의 타원은하가 될 예정인데 천문학자들은 45억년 이후에 태어날 은하에 '밀코메다(Milkomeda)'라는 이름도 붙여놓았다.
우리 은하는 막대나선은하에 속하며 (허블 은하 분류에 따르면) 중심에 막대가 존재하고 나선팔이 느슨히 감긴 형태이다. 아마 각종 미디어에서 봐왔을 것이다. 우리 은하 안의 별들은 대부분 행성을 갖고 있으며 최소한 1천억개 이상으로 추정된다. 크기가 지구만한 행성만 적어도 170억 개다. 지구가 포함되어 있는 태양계는 이 은하계 안에 존재한다. 여기서부터는 우리에게 익숙한 행성들과 개념들이 등장한다.
태양계는 태양과 여덟개의 행성으로, 그리고 위성, 소행성 등으로 구성된다. 여기서부터는 우리가 익숙한 개념이다. 태양에서 가까운 순서대로 수성 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 위치한다. 행성들은 태양을 중심으로 괴도를 갖고 공전하면서 동시에 자전한다. 이 중 작고 푸른 3번째 행성에 우리의 서사 전부가 있다.
태양계 안에서의 유일한 생명체는 지구에 있는 인간뿐이다. 이는 인간이 선택받아서가 아니라 행성의 환경적 요인에 전적으로 귀속된다. 지구에 가장 가까운 수성은 태양의 밝은 빛에 가려져 관측하기가 쉽지 않다. 수성은 태양에 가장 가까운 수성은 온도가 매우 높아 대기가 표면에 존재할 수 없다. 따라서 수성은 대기현상이 일어날 수 없으며, 운성충돌의 흔적들은 크레이터가 그대로 유지되어 있다. 수성의 자전축은 공전하는 면과 거의 수직을 이루고 있기에 계절의 변화가 없고 대류도 없다. 낮의 온도는 400도까지 올라가고 밤에는 -170도까지 떨어지는 큰 일교차를 보인다.
금성은 대기에 짙은 황산구름이 덮여있어서 반사된 태양열을 분출하지 못해 표면온도가 470도까지 올라간다. 덕분에 금성의 모습을 불타는 공처럼 보이며 밤하늘에서 달 다음 으로 잘 보이는 행성이다. 이러한 이유로 인류가 행성 탐사를 시작하면서 최초의 타깃이었다. 화성은 산화철이 많은 토양으로 이루어져 있으며 적갈색 돌로 덮여 붉은색을 띤다. 대기 중 95%가 이산화탄소이다. 자전축의 극지방은 지구와 비슷한 계절변화와 온도가 나타나기에 향후 인류가 거주 가능한 행성이라고 일컫는다.
목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 질량의 대부분을 수소와 헬귬과 같은 유체성분으로 구성되어 있으며 이를 목성형 행성이라 한다. 지구형 행성과 달리 목성형 행성은 가벼운 물질과 가스로 이루어져 밀도가 낮은 편이다. 지구보다 1300배나 큰 부피를 갖고 있는 목성의 표면은 무거운 밀도의 액체로 덩어리진 바다라고 이해하면 쉬울 듯하다. 이러한 환경적 요소들로 인해 다세포 생명체가 살기에는 부적합한 환경이었던 걸로 보인다. 어쩌면 생명이 존재하기에는 너무 이른 시간일지 모른다.
태양계 내 질량을 갖는 물체들은 항해지는 물리럭에 종속되어 움직인다. 태양을 둘러싼 괴도를 통해 공전하는 지구는 그 자체로 가해지는 자전축에 의해 쉼 없이 돈다. 그로인해 지구는 북쪽과 남쪽의 축의 극지방을 제외한 모든 지역에 밤과 낮을 형성한다. 9.807m/s²의 중력값을 갖은 지구는 타 행성 대비하여 대시를 형성하기에 좋은 조건이었다. 이 중력은 대기와 기압을 가두었고 이는 지구 온실효과를 이르켜 생물이 살기 적절한 온도와 기후를 유지시켰다.
자전축은 경사한 각도로 틀어져 있기에 지역에 따라 더 강한 햇볕을 받기도 한다. 자전축과 수직에 가까우며 지구의 가장 평평한 적도 부분은 많으니 양의 태양광을 받는다. 이러한 열대지역에는 아프리가, 인도 등의 나라들이 속한다. 자전축이 23.5도 정도로 비스듬한 경사를 갖는 고위도 지역은 한 해 동안 태양의 고도가 크게 변하게 된다. 겨울에는 햇볕을 받는 시간이 짧고 여름에는 길어져 봄, 여름, 가을, 겨울의 변화가 더욱 뚜렷해진다. 캐나다, 스웨단과 같은 나라들이 이러한 지역에 속한다.
철저히 비가역적인 물리법칙에 의해 지구에는 다양한 환경이 조성된다. 그리고 각각에 환경에 적응하며 다양한 생명체들이 각자의 생태계를 형성한다. 인류의 경우 기후와 환경에 따라 각기 다른 문화와 생활방식을 익혔다.
지구는 태양계의 일원으로 탄생한 것은 약 45억년 전으로 추정된다. 최초의 지구 내부가 핵, 맨틀, 지각으로 나뉘는 과정에서 최초의 해양과 대기가 형성되었다. 이로 인해 초기생명이 탄생할 수 있는 환경이 형성된 샘이다. 이러한 환경에서 핵산과 아미노산들의 단순한 유기물은 전기 스파크와 같은 환경적 힘을 매개로 최초의 복합 유기물이 탄생했다. 지금으로부터 41억년전으로 지구가 탄생한지 수억만년 이후 일이다. 생명의 출현 뒤부터 지구의 생물은 발달 단계에 따라 고생대, 중생대, 신생대로 나뉘고, 각 시대는 세분화된 영대로 구분된다.
한국 학생들이 외국 학생들보다 가장 잘하는 게 있다. 시험 문제의 정답률을 높이기 위한 공부 방법으로 기출문제를 정리하여 푸는 일이다. 과거 기출문제들의 유형을 분석하면 어렵지 않게 출시 예정의 문제들을 파악할 수 있다. 이와 같이 과거 우주의 족적을 이해하는 일은 앞으로 출시될, 더 상세히 눈앞에 펼쳐질 세상을 파악하는데 도움이 된다. 세상의 진 면모를 파악하고 난 후에 비로소 우리는 세상에 취할 합리적 태도를 선택할 수 있다.
