디미타르 사셀로프: 우리가 어떻게 수백 개의 지구와 유사한 행성을 찾아냈는가

저는 정말로 운이 좋습니다. 제 발표를 쓰는데 참고한 세 가지 역사적 사건들이 지난 두 달 사이에 서로 수 일의 간격을 두고 발생했기 때문입니다. 얼핏보기엔 별 상관없어 보이지만, 앞으로 보시겠지만 모두 다 오늘 제가 여러분께 드리고자 하는 이야기와 관련이 있습니다. 첫번째는 장례식이었습니다. 좀 더 정확히 얘기하자면 개장(改葬)이었죠. 5월 22일 폴란드 프롬보르크에선 영웅의 장례식이 있었습니다. 그 주인공은 세상을 바꾼 한 16세기 천문학자였습니다. 그는 말 그대로 세상을 바꿨죠. 태양계 한가운데에 지구가 아니라 태양을 놓았거든요. 이 간단한 발견 하나로 그는 많은 사람들이 코페르니쿠스 혁명이라 부르는 과학적, 기술적 혁명을 이끌어냈습니다. 그리고 바로 이 코페르니쿠스의 방법으로 그의 유골을 발견했다는 사실은 아이러니컬하면서도 매우 적절하지 않을 수 없습니다. 그 당시의 관습대로 코페르니쿠스는 14구의 다른 시신과 함께 그 성당에 묻혔는데 어느 무덤인지 표시되지 않았습니다. 그가 시작한 지난 400여년간의 과학 혁명의 대표적 학문인 DNA 분석을 이용해 우리는 어느 유골의 유전자가 실제로 이 사람의 유전자, 즉, 천문학책 사이에 끼어있던 머리카락의 유전자와 일치하는지 알아낼 수 있었습니다. 물론 그 머리카락은 코페르니쿠스의 것이었죠. 왜냐하면 사실 그런 책들을 읽는 사람은 별로 많지 않았거든요. 결과는 명확했습니다. DNA가 일치했지요. 우리는 이 유골의 주인공이 바로 니콜라스 코페르니쿠스라는 것을 알았습니다.

코페르니쿠스에 대해 얘기할 때 생물학과 DNA 그리고 생명 사이의 연결은 매우 감질납니다. 왜냐하면 그 당시에도 그의 신봉자들은 곧바로 다음과 같은 질문을 던졌으니까요. "만약 지구가 단지 행성에 불과하다면 다른 별 주변의 행성들은 어떠한가? 다중 세계의 개념은 어떠한가? 다른 행성에 사는 생명은 어떠한가?" 사실 지금 전 당시 매우 유명했던 서적 중 하나를 인용한 것입니다. 그 당시에 사람들의 대답은 분명한 "예스"였습니다. 하지만 증거는 없었죠. 그 이후 400년간의 세월은 좌절, 실망, 이뤄지지 못한 꿈들, 다시말해 갈릴레오, 지오다노 브루노, 그리고 수많은 이들이 소망했지만 이루어지지 못한 꿈으로 점철되어 인류가 언제나 궁금해했던 매우 기본적인 질문에 대한 답을 제시하지 못했습니다. 생명이란 무엇인가? 생명의 기원은 무엇인가? 우주에 생명체는 우리뿐인가? 그리고 이러한 의문은 20세기가 끝날 무렵 지난 10여년 동안 더 많이 일어났습니다. 생명의 암호인 DNA를 이해할 수 있게 된 분자생물학의 눈부신 발전에도 불구하고 인류는 여전히 근본적인 물음에 가까이 다가서기보다는 오히려 멀어지는 것처럼 보였기 때문입니다.

하지만 좋은 소식이 있습니다. 지난 몇년 간 많은 일들이 있었습니다. 우선 행성들에 대해 살펴보죠. 오래된 코페르니쿠스적 질문에서 출발합시다. 다른 별 주위에 지구와 같은 행성이 있을까요? 우리 모두 알고 있듯이 우리가 이 질문에 답하기 위한 노력이면서 이제는 실제로 답을 제시할 수 있는 방법이 존재합니다. 바로 새로운 망원경입니다. 저희 팀은 이 망원경의 이름을, 개인적으로 매우 적절한 이름이라고 생각하는데, 코페르니쿠스 당대의 천문학자 중 한 명의 이름을 따 요하네스 케플러라고 지었습니다. 그리고 이 망원경의 유일한 목적은 우주 밖으로 나가 우리 은하 내에 존재하는 별들의 주위를 선회하는 행성을 찾고 우리의 지구와 유사한 행성이 얼마나 존재하는지 알아내는 것입니다. 이 망원경은 여러분들이 많이 아시는 허블우주망원경과 유사하게 만들어졌습니다. 단지 이 망원경은 추가적으로 사진가들이 광각렌즈라고 부르는 렌즈를 장착하고 있습니다. 앞으로 수개월 내에 여러분들이 초저녁에 밖으로 나가 하늘을 향해 이렇게 손을 내민다면 이것이 바로 앞으로 4년 동안 밤낮없이, 아무런 방해를 받지 않으며 하늘을 탐색하는 이 망원경의 탐색범위와 일치할 것입니다.

이 때 우리가 사용하는 방법은 행성횡단 관측법(Transit Method)이라는 것입니다. 행성이 별의 전면을 지날 때 작은 일식현상이 일어납니다. 이러한 현상을 우리가 항상 볼 수 있을 정도로 행성들이 잘 배치되어 있지는 않습니다만, 백만개의 별이 있다면 충분한 수의 행성을 발견할 수 있을겁니다. 이 영상에서 보시다시피 케플러 망원경이 감지하는 것은 별에서 비롯된 빛이 희미해지는 것 뿐입니다. 물론 우리가 이런 형태의 별과 행성을 보게 되는건 아닙니다. 케플러 망원경이 보는 별들은 모두 작은 빛의 점이지요. 하지만 이것만으로도 우리는 그곳에 행성이 있다는 사실 뿐만 아니라 그 크기까지 알아낼 수 있습니다. 줄어드는 빛의 양은 행성의 크기에 따라 결정됩니다. 우리는 그 행성의 궤도, 공전 주기 및 그 외의 것들을 알 수 있습니다. 그래서 우리가 무엇을 발견했을까요? 우선 우리가 실제로 보고 있는 것들을 여러분께 설명 드리고 나면 오늘 제가 전해드리고자 하는 소식을 이해하실 수 있을 겁니다.

케플러 망원경이 수많은 후보를 발견하면 우리는 그것을 토대로 행성을 찾아냅니다. 기본적으로 그 자료는 다양한 행성들의 크기 분포를 알려줍니다. 작은 행성, 큰 행성, 더 큰 행성 등이 존재하는거죠. 우리는 이처럼 다양한 크기의 행성들의 숫자를 셉니다. 우리의 태양계에 적용시켜보죠. 그러한 기준에 따라 우리 태양계를 표로 그리면 이와 같을 겁니다. 아주 먼 옛날에도 마찬가지였겠죠. 작은 행성이 있고, 큰 행성이 있습니다. 에피쿠로스 시대에도, 코페르니쿠스와 신봉자 시절에도 그랬습니다. 최근까지만 해도 이것이 우리의 태양계였습니다. 지구와 비슷한 작은 반경의 행성 네 개, 즉 지구 사이즈의 약 두 배에 미치지 못하는 행성들이죠. 이들은 물론 수성 금성, 화성, 그리고 지구였습니다. 그 외에 두 개의 거대한 행성들이 있었죠. 그러다가 코페르니쿠스 혁명이 있고 망원경이 발명되었습니다. 이로부터 세 개의 행성이 추가적으로 발견되었죠. 이로써 우리 태양계에 존재하는 행성의 숫자는 아홉개가 되었습니다. 작은 크기의 행성 숫자가 많았고 이는 일종의 하모니로 해석되었습니다. 코페르니쿠스와 케플러는 이를 지지하는 학자들이었죠. 그리하여 명왕성이 이 작은 행성들의 리스트에 추가됩니다. 하지만 불과 15년 전까지만 해도 우리가 행성에 대해 아는 것은 이게 전부였습니다. 이 사실은 정말로 절망스러웠습니다. 코페르니쿠스적 이상이 실현되지 않은 것입니다.

그러다가 15년 전, 인류의 기술은 비로소 다른 별 주위의 행성을 발견할 수 있는 수준에 도달했고, 사실 우리는 꽤 잘 해왔습니다. 이후 15년 동안 다양한 방법으로 다른 별들을 공전하는 행성들이 500개 가까이 발견되었습니다. 하지만 보시다시피 불행하게도 우리의 예상과는 다른 그림이 나왔습니다. 물론 이에 대한 해명이 있습니다. 우리는 큰 행성들밖에 보지 못합니다. 그렇기 때문에 대다수의 행성들이 "목성형"으로 분류되는 것이죠. 보시다시피 아직 갈길이 멉니다. 아직도 코페르니쿠스 시대와 별반 다를게 없는거죠. 우리 태양계 너머에 지구와 같은 행성이 존재하는지 아무런 증거를 찾을 수 없었습니다. 지구와 유사한 행성을 찾는 것은 중요합니다. 왜냐하면 이제 우리는 생명이라는 화학체계가 발생하고 생존하는 데에는 물, 바위, 그리고 복잡한 화학작용이 필수적이라는 것을 알기 때문입니다. 우리는 이에 대한 아무런 증거도 찾을 수 없었다는 거죠.

오늘 저는 이 새로운 케플러 망원경이 지난 몇 주 동안 어떠한 발견들을 해냈는지 여러분께 처음으로 살짝 보여드리고자 합니다. 자 보시라! 우리는 하모니를 다시 찾았고 코페르니쿠스의 이상으로 다시 돌아왔습니다. 보시다시피 도표에 작은 크기의 행성이 다수를 차지합니다. "지구형"으로 분류된 행성이 다른 어떠한 행성보다도 많이 존재하지요. 처음으로 이 사실을 확인할 수 있는겁니다. 우리가 해야 할 일은 아직 많이 남아있습니다. 대부분은 아직 지구형 행성 후보일 뿐입니다. 앞으로 수년간 우리는 이들이 지구와 정말 유사한지 확인할 것입니다. 하지만 통계적으로 살펴보면 결과는 꽤 명확합니다. 다시말해 통계적으로 결론짓는다면 우리 지구와 같은 행성은 존재한다는 것입니다. 우리의 은하는 이러한 부류의 행성으로 가득차있습니다.

그렇다면 질문은 "앞으로 어떻게 할 것인가?"입니다. 우선 이 행성들이 어디 위치하는지 알게 되었으니 이에 대한 연구를 시작할 수 있습니다. 그리고 우리가 "거주 가능한"이라고 부르는, 즉 이곳 지구와 유사한 조건을 갖추고 수많은 복잡한 화학작용이 벌어질 수 있을만한 행성들을 찾는 것입니다. 그러면 심지어는 우리 은하계에 이러한 부류의 행성들이 몇 개나 존재하는지 숫자를 매길 수도 있습니다. 그리고 그 숫자는, 이미 예측하셨겠지만, 꽤나 충격적입니다. 약 1억 개 정도입니다. 아주 좋은 소식입니다. 왜나고요? 왜냐하면 우리의 이 작은 망원경으로 단 2년 후면 그 중 적어도 60개를 확인할 수 있게 될 것이기 때문입니다. 이는 매우 고무적입니다 왜냐하면, 우리는 이 행성들을 (직접 방문하는 것은 아니겠지만) 지난 5년간 사용해온 기술들을 이용해 연구할 수 있기 때문입니다. 그 행성들의 구성 성분이나 대기의 수분, 이산화탄소, 메탄 함유 여부 등을 알아낼 수 있습니다. 이러한 발견이 이루어질 것임을 알고 기대하고 있습니다.

하지만 이게 좋은 소식의 전부는 아닙니다. 제가 여기 온 이유는 따로 있습니다. 저는 정말 흥미로는 것은 이 다음 단계라는 것을 말해드리고자 여기 왔습니다. 이 다음 단계를 통해 우리가 무엇을 할 수 있게 되었는지 설명드리도록 하겠습니다. 생물학 이야기를 해보죠. 생물학의 가장 기본적인 질문이면서 아직도 해답을 찾아내지 못한 질문은 바로 이것입니다: "만약 다른 행성에 생명이 존재한다면 지구의 생명과 유사할 것인가?" 그리고 제가 여기서 생명(life)이라고 한 것은 "dolce vita(달콤한 인생)"도 아니고 좋은 인생(good life)도, 인간 삶(human life)도 아닙니다. 제가 의미하는 것은 지구상의 시대를 불문하고 미생물에서 인간까지 분자의 다양성을 비롯해 분자와 화학작용의 체계로 우리 지구상에 존재하는 생명, 즉 우리가 총체적으로 생화학으로 부르는 그것, 화학 과정으로서의 생명, 화학적 현상으로서의 생명을 말하는 것입니다.

그래서 질문은 이것입니다: "그러한 화학적 현상이 우주 보편적인것인가, 아니면 행성에 따라 다른 것인가?" "그것이 중력과 같이 우주 어디에서나 동일한 것인가, 아니면 우리가 눈을 돌리는 곳마다 온갖 다양한 생화학이 존재할 것인가?" 이 질문에 답하려면 우리가 무엇을 찾고자 하는 것인지 알아야 합니다. 그리고 이 질문은 매우 원초적인 것으로서 우리가 답을 알진 못하지만 알고자 노력할 수는 있는 질문입니다. 그리고 우리는 그 답을 연구실에서 찾고 있습니다. 이 질문에 답하기 위해 우주로 나갈 필요는 없습니다. 이것이 우리가 하고 있는 일이고, 많은 사람들이 현재 노력하고 있는 일입니다. 그리고 이런 측면에서 볼 때 고무적인 소식들이 많이 들려오고 있습니다.

제가 보여드리고자 하는 것이 그 중 하나의 예입니다. 생명이라고 부르는 현상에 필수적인 것은 구획/분류화(compartmentalization)일 것입니다. 이는 생명에 있어 중요한 분자를 세포막 안에 가두어 바깥 환경과 분리시키는 동시에, 서로간 반응을 일으킬 수 있는 환경을 유지하는 것을 말합니다. 우리의 연구실 중 하나인 잭 쇼스탁의 연구실에서 지난 4년간 진행된 일련의 실험을 통해 다음과 같은 사실을 발견했습니다. 지구형 행성의 매우 일반적인 환경인 약간의 수분과 점토가 있는 환경에서 실제 자연에 존재하는 분자로부터 자연발생적으로 거품이 형성되었죠. 이 거품들은 지구상 모든 생명체가 지니고 있는 세포막과 매우 유사한 막을 지니고 있습니다. 이렇게 말이죠. 그리고 이 막은 RNA나 DNA와 같은 핵산 등의 분자가 내부에 머무르며, 발달하고 변화하며, 분리되는 식의 우리가 생명이라 부르는 과정을 보여줍니다.

이건 단지 여러분께 우리가 이 현상의 보편성에 대해 답을 찾기 위해 걷는 여정을 설명하기 위한 하나에 예에 지나지 않습니다. 그리고 한편으로는, 이 작업을 세계 곳곳에서 현재 사람들이 시작하고 있는 강의 양 끝에서 다리를 건설하는 작업으로 이해하실 수도 있습니다. 강의 한쪽편에는 저와 같이 이러한 행성들을 연구해 그 환경을 밝혀내고자 하는 사람들이 있습니다. 너무나도 많은 경우의 수가 존재하는데다가, 이 모든 실험을 실제로 시도할만 한 현실적인 시간이 부족하고, 연구실도 부족합니다 어쨌든 강의 왼편에서 우리가 작업을 진행하고 있습니다. 우측 강가에서는 제가 방금 보여드린 실험과 같은 작업들이 진행중입니다. 즉 실험을 직접 시도해 보고 그 결과를 주거니 받거니 하는 것입니다. 언젠가는 중간지점에서 만나기를 희망하고 있습니다.

그렇다면 이 모든게 여러분과 무슨 상관이 있냐고요? 제가 왜 여러분께 반밖에 지어지지 않은 다리를 팔고 있냐고요? 제가 그 정도로 매력적일까요? 많은 이유가 있을 수 있겠고, 여러분은 이미 오늘 짧은 발표 와중에 몇가지를 들으셨습니다. 이러한 화학에 대한 이해는 실질적으로 우리의 일상 생활에 도움이 될 수 있다는 것도 그 중 하나죠. 그렇지만 그보다 더 본질적이고 깊은 이유가 있습니다. 그리고 그 근본적인 이유란 과학이라는 것이 우리가 알고 있는 생명을 재정의하는 과정이라는 것입니다. 400년 전 코페르니쿠스가 당시의 세계관을 바꿨듯이 오늘날 과학을 통해 시간과 공간을 바라보는 시각이 변하면서 우리의 세계관도 변하게 될 것입니다. 이제는 그전과는 다르지만 똑같이 근본적인 문제에 관한 것입니다. 더 큰 우주 속에서 벌어진 일은 인류와 지구에 있어 일종의 무의미함, 보잘것 없음, 하찮음의 인식을 부여했다는 것입니다. 우리가 아는 것이 늘어날수록 이 인식은 강화되었습니다. 여러분들은 모두 학창시절에 이 거대한 우주 속에서 지구가 얼마나 조그만한 것인지 배우셨을 겁니다. 그리고 망원경이 커지면 커질 수록 우주도 더 거대해졌습니다. 이 사진 속 푸른 점을 보십시오. 이 픽셀 하나가 지구입니다. 우리가 살고 있는 지구 말이죠. 이 사진의 경우, 토성 궤도 바깥에서 지구를 바라본 사진입니다. 정말 좁쌀만합니다. 그리고 우린 그걸 알고 있죠. 그렇다면 생명 그 자체가 행성이라고 생각해 볼까요. 왜냐하면 한편으로 그게 사실이기도 하니까요. 지구 생물권이 곧 지구의 크기입니다. 즉 지구 생명의 크기는 지구의 크기입니다. 이 크기를 나머지 세상과 공간적으로 비교해보도록 합시다. 만약 코페르니쿠스의 보잘것없다는 개념이 사실 모두 틀렸다면? 그렇다면 오늘날 벌어지고 있는 일들에 대해 우리가 좀 더 큰 책임감을 가지게 될까요? 한번 해 봅시다.

그러니까, 우주 공간에서 지구는 매우 작습니다. 얼마나 작은지 상상할 수 있나요? 제가 한번 해 보겠습니다. 자, 만약 우리가 관측할 수 있는 우주, 모든 은하와 모든 별들을 포함한 우주의 크기가 여기서부터 여기까지라고 해 봅시다. 이 넥타이 기준으로 생명의 크기가 얼마나 될 것인지 아십니까? 바로 아주 작은 원자 한 개의 크기입니다. 상상할 수도 없을 만큼 작습니다. 상상할 수 조차 없죠. 보시다시피 넥타이를 볼 수는 있지만 작은 원자 하나는 절대 볼 수 없습니다. 하지만 이게 끝이 아닙니다. 우주와 생명은 둘 다 시공간에 존재합니다. 만약 이 넥타이가 우주의 나이라면, 지구 생명의 나이는 이 정도입니다. 지구의 가장 오래된 생명체를 떠올려 보시고 그것의 우주적 나이를 생각해 보십시오. 절대 보잘것없다고 할 수 없습니다. 오히려 매우 의미 있는 길이입니다. 즉 생명이 비록 크기에 있어선 보잘것 없을지라도 시간에 있어선 그렇지 않습니다. 생명과 우주는 부모와 자식으로 비유할 수 있습니다 부모와 그 자손.

이것이 의미하는 바가 무엇인가요? 이것이 의미하는 것은 우리가 코페르니쿠스적 원칙으로부터 알게 모르게 받아들인 그 보잘것없음의 패러다임이 완전히 틀렸다는 것입니다. 이 우주 속에서 생명은 거대하고 강력한 잠재력을 가지고 있습니다. 특히 지구와 같은 별이 많다는 사실을 우리가 알기 때문이죠. 그리고 그 강력한 잠재력은 우리의 잠재력이기도 합니다. 여러분과 저의 잠재력 말입니다. 그리고 만약 우리들이 우리의 행성 지구와 그 생물권의 관리자임을 자처한다면 그 우주적 의미와 중요성을 이해해야 하고 또 실천에 옮겨야합니다. 좋은 소식은 우리가 사실상 그렇게 할 수 있다는 것입니다. 그리고 그렇게 합시다. 오래된 혁명이 끝나는 이 시점에 인공생물학이라는 우리의 환경과 우리의 미래를 변화시킬 방법을 통해 새로운 혁명을 시작하는 겁니다. 그리고 우리가 이 다리를 함께 지어 가운데에서 만나게 되길 희망합시다.

정말 감사합니다.

(박수)