우주, 어디까지 알고 있니?

코스모스 인포그래픽스 - 우주에 대해 알아야 할 모든 지식, 2018년 과학기술정보통신부 우수과학도서 ㅣ 푸른지식 그래픽로직 12
스튜어트 로.크리스 노스 지음, 김부민 옮김 / 푸른지식 / 2018년 5월

우주와 천문학은 실로 상상력을 자극하는 주다. 어린 시절 밤하늘을 보면서 상상의 나래를 펼치지 않았던 사람은 없을 것이다. 우주에 관한 설명은 대개 복잡하고 미묘해서 이해하기 어렵게 느껴지지만, 밑바탕에 깔린 기본적인 발상은 어떤 면에서 보면 매우 친숙한 개념이다. 광대한 우주를 설명할 때 쓰이는 거리와 단위는 너무나 커서 상상하기조차 어렵다. 그래서 단순히 그 엄청난 숫자를 적는 것만으로는 우주를 이해하기 어렵다. - '들어가며' 중에서

우주의 모든 것을 그림으로 배운다

책의 저자 스튜어트 로는 어려운 과학 지식을 꼬맹이도 이해할 수 있도록 쉽게 설명하는 우주과학자로, 조드럴뱅크천문대에서 연구원으로 일했으며, 영국과 폴란드 천문대가 사용하는 전파망원경의 천문학 장치를 공동 개발했다. 맨체스터대학교 연구원 재직 시절에는 유럽우주국과 함께 플랑크 위성 작업에도 참여했다. 또 그는 영국에서 가장 오랫동안 정기적으로 녹음된 천문학 팟캐스트 방송 '조드캐스트'의 공동 창립자이며, 최근에는 라스쿰브레스글로벌망원경천문대와 협력해 천문학 전문가부터 초등학교에 다니는 학생들까지 누구나 접속할 수 있는 우주과학 웹사이트를 만들었다.

공저자 크리스 노스는 우주에서 벌어지는 다양한 물리 현상을 탐구하는 천문학자로, 현재는 허셜우주망원경팀에 소속되어 우리 은하와 전 우주에서 별들이 내뿜는 원적외선을 바라보고 있다. 카디프대학교의 물리천문학 학술연구원이기도 한 그는 대학교의 지역 봉사활동 프로그램에도 활발히 참여하면서 교사와 학생을 포함해 우주와 천문학에 관심이 있는 모든 사람에게 이야기를 전하고 있다. 우주를 관측하는 수많은 실험과 다양한 프로젝트에 참여했으며, 여러 해 동안 BBC의 <밤하늘 쇼>에 정기적으로 출연해 거대한 우주의 풍경을 대중에게 전했다.

총 9장으로 구성된 이 책에선 우주를 이해하는 과정과 우주에 대한 개념을 시각적으로 표현하고 있다. 그래서 코스모스 인포그래픽스다. 저자들이 다룬 주제는 지구에서 달까지 가는 인류의 달 탐사에서 수십억 광년 거리에 걸쳐 모든 우주에 흩뿌려진 수많은 은하계까지, 천국을 찾고자 망원경을 만들려던 시도에서 외계 문명에 접촉하려는 시도까지 실로 다양하다. 비록 이해가 안 되는 부분이 있을지라도 읽어가다 보면 분명 흥미로운 무언가를 발견하게 될 것이다.

인류의 우주 비행

우주를 비행한 인류 최초인은 소련의 우주비행사 유리 가가린이다. 그는 1961년에 처음으로 지표면에서 100킬로미터 이상 떨어진 상공에 위치한 우주에 도달했다. 이어서 1963년엔 소련의 우주비행사 발렌티나 테레시코바가 여성 최초로 우주로 나갔다. 이후 우주로의 비행이 점점 늘면서 미국의 아폴로 11호 발사 당시엔 정점을 찍었다.

우주라는 공간에서의 비행은 위험하다. 그럼에도 불구하고 우주에서 사망한 비행사는 그리 많은 편은 아니다. 1967년, 소련의 우주비행사 블라디미르 코마로프는 우주 비행을 마치고 지구로 재진입하는 과정에서 낙하산 고장으로 충격을 받아 사망했다. 최초의 사망 사례이다. 1971년엔 3명의 소련 우주비행사들이 우주선을 우주정거장에서 분리하는 과정에서 사망했다. 미국의 우주비행사들도 위험을 비켜갈 수 없었다. 1986년, 우주왕복선 챌린저 호의 폭발사고로 7명이 사망했고, 2003년 우주왕복선 컬럼비아 호의 공중분해 사고로 미국인 비행사 6명과 이스라엘 비행사 1명 등 총 7명이 사망했다. 이후 미국은 유인 우주비행을 일시적으로 중단했다.

우주에서 발생하는 일

순식간에 얼어 죽지는 않고 서서히 식아갈 것이다

피가 끓지는 않는다

태양이 방출한 자외선은 심각한 화상을 입힌다

전신 노출은 극히 위험하다

공기가 없어서 어떤 소리도 들리지 않는다

뱃속에서 가스가 팽창하면서 고통스러울 수 있다

우주선에 구멍이 난다면 심각한 저산소증에 빠질 수 있다

우주정거장

우주에 머무르기 위해선 숨 쉬는 데 필요한 산소를 공급받아야 하고, 먹을 식량도 보충받아야 한다. 또 폐기물을 처리할 수도 있어야 한다. 이런 역할을 해주는 장소가 바로 우주정거장이다. 세계 최초의 우주정거장은 러시아의 살류트 1호(1971년 발사)였으며, 미국은 최초로 1973년에 스카이랩호를 궤도에 올렸으며(1979년 호주에 추락), 중국도 2011년 톈궁1호를 쏘아 올렸는데, 지난 4월 2일 수명이 다해 남태평양에 추락했다.

러시아는 1986년 미르 우주정거장을 발사, 10년 동안 우주비행사들이 쭉 거주해왔다. 이는 장기간의 우주여행이 인체에 어떤 영향을 미치는지 살펴보는 기회가 되었다. 1998년, 세계 16개 나라는 사상 최대 크기의 우주정거장을 공동으로 건설하기 시작했다. 국제우주정거장인 셈이다. 이곳도 2000년부터 쭉 승무원이 탑승해 왔다.

소행성의 지구 충돌

우리는 매년 수만 개의 소행성을 발견한다. 대부분 지구와 멀리 떨어져 있어 크게 위협되지 않지만 때때로 큰 소행성이 지구 가까이 접근할 때도 있다. 그런데, 우리가 날아오는 것을 아예 목격하지 못했던 소행성도 있었다는 사실이다. 1908년 러시아 툰구스카에 추락해 넓은 면적의 나무들을 납작하게 만들어버렸다.

2013년 2월, 전 세계는 경악했다. 러시아 첼랴빈스크에 10~20미터 크기의 소행성이 지구 대기권에 진입, 운석이 되어 낙하하면서 폭발을 일으켰기 때문이다. 이 폭발로 인해 1천 명이 넘는 사람들이 다쳤다. 이처럼 우리들이 관측하지 못하고 놓치는 소행성이 무수히 많지 않을까 싶다. 2029년에 소행성 아포피스가 지구에서 4만 킬로미터도 떨어지지 않은 지점을 통과할 것으로 예측하고 있다. 만약에 이보다 조금만 지구와 가까워진다면, 엄청난 파괴를 일을킬 수도 있을 것이다.

우주는 무엇으로 만들어졌을까?

밤에 우리들은 하늘에서 주로 별을 보지만, 실상 별은 우주의 작은 부분에 불과하다. 질량으로 따져보면 별은 성간가스(인터스텔라 가스)의 10분의 1에 지나지 않는다. 성간가스는 먼지와 아원자입자로 구성되며, 이는 광학망원경으로는 볼 수가 없다. 즉, 암흑 물질은 일반 물질보다 다섯 배나 더 무겁다. 이처럼 우주의 은밀한 구성 요소인 암흑 물질은 빛을 방출하지도, 흡수하지도, 산란하지도 않지만 중력은 있다. 우주에 있는 에너지 대부분은 불가사의한 '암흑 에너지' 때문에 생긴다. '보이는 게 전부가 아니다'라는 평법한 말이 진리인 듯 싶다.

물이 존재하는 행성은?

지구는 지표면에 액체 상태의 물이 있는 유일한 천체이다. 그렇다고 지구에서만 물을 찾을 수 있는 게 아니다. 대부분 화성처럼 얼음 상태로 물이 존재하는데, 지표면에 또는 지표면 아래의 암석층에 존재할 수도 있다. 지하 얼음은 햇빛에 가열될 때 잠시 녹아서 증발하기 전까지 시냇물이 되어 화구벽을 따라 흐른다.

목성의 달인 유로파는 표면에 두꺼운 얼음층이 있다. 이 표면 아래에 물로 이루어진 바다가 있다. 어쩌면 지구의 바다 전체를 합친 것보다도 더 많은 물이 있을지도 모른다. 또 토성의 달 엔켈라두스도 표면 아래에 액체 상태의 물이 있다. 이는 엔켈라두스의 남극에서 소금기 있는 온천수가 분출되면서 관측되었다. 이처럼 지구의 바다와 동일하지 않을지라도 외태양계의 여러 달은 지하 바다가 존재하는 걸로 추정된다.

눈에 보이는 게 전부가 아니다

고대 인도인의 세계관이자 불교의 교리이기도 한 '삼천대천세계三千大千世界'는 바로 우주관이기도 하다. 즉 풍륜風輪에서 대범천大梵天에 이르는 범위의 세계를 하나의 세계로 구성, 여기엔 하나의 태양과 하나의 달이 있다고 한다. 바로 태양계를 뜻한다. 이런 세계가 1000개 모인 것이 소천小千세계(현대과학으론 은하계), 소천세계가 1000개 모인 것이 중천中千세계, 중천세계가 1000개 모인 것이 대천大千세계라고 말한다. 다시말해 대천세계란 1000의 3제곱으로 10억개의 세계를 가르킨다. 바로 우주이다. 우리들의 눈에 보이는 게 전부가 아니다. 책은 여전히 미지의 세계인 우주를 들여다보는 재미를 선사한다. 일독을 권한다.