우주 사용 설명서
시간여행에서 출판한 프레드 왓슨 지은이, 조성일 옮긴이의 <우주 연대기>는 천문학과 우주 과학 선구자들의 이야기를 담고 있다.
저자인 프레드 왓슨은 오스트레일리아 정부의 산업과 혁신, 과학 부문을 대표하는 천문학자이다. 이 자리는 높은 수준의 천문학 과학의 찾아가는 협력 활동 지원을 제공하기 위해 2018년에 만들어졌다. 그는 1995년 오스트레일리아 천문대의 책임 천문학자로 일하기에 앞서 세인트 앤드류와 에든버러 대학을 졸업하고 두 곳의 영국 왕실천문대에서 일했다.
[ 우주 연대기 책날개 중 ]
천문학과 우주 과학은 인간이 가장 먼저 궁금해하고 아직도 비밀을 풀고자 노력하는 하늘과 우주를 대상으로 하는 학문이다. 관련 용어와 개념이 쉽지 않기에 쉽게 설명해주는 학자는 대중의 호감을 얻게 되는데 프레드 왓슨은 호주에서 오랜 시간 ‘대중 천문학자’의 역할을 해왔다.
이번 도서 <우주 연대기>는 그동안 그가 관련 학계와 천문대에서 근무하며 독자에게 덜 알려진 사실과 예전에는 생각하지 못했던 일들이 현재에는 어떻게 진행되고 있는지 미래에는 어떻게 바뀔지 소개한다.
‘1부는 지구와 우주, 2부는 행성 탐험, 3부는 우주에 관하여’라는 주제에 맞는 각각 7개의 챕터에 갖춰 이야기를 소개한다. 전문 서적과 대중서의 중간 지점에 있지만, 기본적으로 대중서로 출판된 책이라 저자는 재미있는 어조와 쉽게 풀이하려 노력하는 점이 인상적이다.
우주의 대부분 공간이 비어 있고, 춥고 어둡다는 점을 생각하면 우리가 사는 지구는 특별한 곳이다. 지표 아래에는 60~250km인 지각 또는 암석권이 판과 같은 조각이 끊임없이 움직이고 있다. 대륙판은 계속해서 움직이고 있다. 아프리카 대륙판과 남아메리카 대륙판은 1년에 2~3cm씩 분리되고 있다.
지구가 가지고 있는 판 구조도 태양계에선 특이하다고 여겨진다. 판 구조의 격렬한 지질학은 풍부한 미생물 반응을 자극하여 표면 위와 표면 근처에서 풍부한 화학작용을 일으켜 왔다. 그 결과 30억 년 전, 생명체의 탄생 같은 것을 초래했다고 할 수 있다. 생물학적 적응은 궁극적 결과물을 만들었다. 우주에서 가장 복잡한 완전체인 ‘호모 사피엔스’의 뇌가 주인공이다.
인간은 하늘을 올려다보고 낮이 왜 밝은지 궁금했다. 낮 하늘이 밝은 이유는 대기의 빛 산란 효과인데, 빛은 대기의 입자들과 상호 작용하면서 퍼지게 되는데, 파란색 성분이 빨간색보다 훨씬 더 많이 산란한다. 햇빛이 대리를 통과하면서 파란빛이 추출된다. 이것이 우리의 하늘이 파란색인 이유다.
인간은 망원경으로 하늘을 올려다보고 만족할 수 없었다. 직접 그곳에 가보고 체험하기를 원했다.
우주여행에 매료된 억만장자 3인방의 경쟁 구도가 하루가 다르게 뉴스를 장식한다. 리처드 브랜슨의 버진 갤럭틱의 우주비행선인 VSS유니티가 우주여행을 마치고 무사히 귀환했다. 이에 질세라 제프 베이조스 아마존 회장은 자신이 창업한 블루오리진이 만든 재활용 우주선 ‘뉴 셰퍼드’를 이용해 우주 체험을 했다.
우주여행을 산업으로 격상시킨 이는 일론 머스크이다.
2018년 2월 스페이스X 팰컨 헤비 로켓이 날아오르면 60톤을 지구 저궤도까지 실어 나를 수 있음을 보여주었다. 그리고 테슬라 로드스터를 쏘아 보내 화성 궤도 너머까지 가게 했다.
인간이 사업을 상상력은 행성도 가만두지 않았다. 일부 단체나 조직은 특정 행성에 관한 소유권을 주장하고 있다.
일례로 달 대사관을 운영하는 데니스 호프는 자신의 달과 여러 천체의 정당한 주인이라고 한다. 그는 1980년 유엔, 미국, 소련 정부에 자신이 주장에 반대하는지 묻는 편지를 썼지만 아무런 대답도 받지 못했기 때문에 자신의 소유권 주장은 정당하다고 한다. 실제로 그는 자신이 가지고 있는 달의 재산을 판매에 성공해 부자가 되었다.
인간은 다른 행성을 발견하고픈 오랜 역사가 있고, 이는 망원경의 발달 과정에 호흡을 같이한다. 수많은 천문학자는 물론 별에 관심을 가진 일반인도 행성과 별의 발견에 큰 역할을 했다.
허블 망원경으로 관측한 우주의 모습은 특히 인상적이다.
밥 윌리엄스는 ‘허블 딥 필드’ 사진으로 유명한 과학자다. 90년대 중반, 밥은 우주망원경 과학 연구소 소장이 되었고, 허블 망원경을 일정 시간 사용할 자격이 있었다. 밥은 자신에게 주어진, 값을 매길 수 없을 정도로 귀중한 시간 중 열흘을 이 새 망원경의 초점을 큰곰자리의 작은 부분을 향해 맞추는 데 쓰겠다고 결정했다. 허블 망원경의 잠재성을 알고 있던 동료 천체물리학자들의 반대가 심했다. 그가 관측하려는 부분은 10원짜리 동전을 들고 팔을 쭉 뻗었을 때 그 동전의 크기만 한 공간이었다.
그곳은 아무것도 없는 죽은 공간이라는 믿음이 널리 퍼져 있었다. 그런 ‘무의 공간’을 일주일 넘게 비싼 장비로 들여다보고 인류가 발견한 것은 3,000개의 새로운 은하계였다. 밥 윌리엄스는 거의 혼자 힘으로 수억 개에 달하는 잠재적 지구를 발견한 것이다.
천문학자들은 별에서 물리적 샘플을 추출할 수는 없지만, 별이 무엇으로 만들어졌는지 정확하게 말할 수 있다. 이것은 천문학자들이 망원경의 발명과 더불어 가장 위대한 이야기 중 하나이다.
1835년 프랑스의 철학자 오귀스트 콩트는 아이작 뉴턴에 의해 ‘스펙트럼’이라는 도구를 발명하면서 햇빛을 진한 보라에서 진한 빨강까지 무지개 색깔의 띠로 분해하는 능력을 갖추고 있었다.
그는 햇빛을 구성 요소 색깔로 나누기 위해 프리즘을 사용하는 대신에, 히트스톤은 그것을 두 개의 금속 전극 사이에 형성된 전기 스파크로 가리켰다. 콩트는 방출선을 발견했고, 이후 구스타프 키르히호프와 로버트 분센은 광원의 스펙트럼을 볼 수 있는 분광기를 고안하였고, 모든 요소가 몇 개의 금속이 아니라 고유한 방출선 스펙트럼을 가지고 있다는 중요한 발견을 했다.
그것은 마치 우리가 상상할 수 있는 모든 화학 물질에 비추어 식별 바코드를 숨긴 것과 같다. 분광기에 의해 바코드가 밝혀지면 물질의 정체를 알 수 있다.
망원경과 분광기의 발전은 우리 은하를 넘어 더 넓은 우주를 볼 수 있도록 했다. 우주에 관한 수치는 우리를 압도하곤 한다. 지구에서 관측할 수 있는 은하의 수에 관한 가장 최근 추정치는 2조이다.
일반적으로 각각 은하는 천억 개 정도의 별이 포함될 것으로 예상되므로 관측 가능한 우주의 총 별수는 2X10의 23승이다.
<우주 연대기>는 이에 비하면 훨씬 작은 주제를 다루고 있지만, 과학의 경이로운 점을 맛보기에는 충분하다. 천문학과 우주 과학에 관심을 가진 분은 <우주 연대기>를 흥미롭게 다가갈 거라 생각한다.
- 이 글은 출판사에서 도서를 지원받아 주관적으로 작성하였습니다.
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