https://blog.aladin.co.kr/763054172ko-krwww.facebook.com/anuloma01로 오세요..Aladdin RSS(Alss) v0.9Sun, 17 May 2026 04:12:36 +0900http://image.aladdin.co.kr/Community/myface/pt_7630541721490264.jpghttps://blog.aladin.co.kr/763054172100100벤투의스케치북벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17276878Thu, 14 May 2026 21:06:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17276878과학하는 인간의 태도
카를로 로벨리 지음, 김동규 옮김 / 쌤앤파커스 / 2026년 03월


카를로 로벨리(1956 ~ )는 양자중력(量子重力) 이론 연구에 매진하는 이탈리아의 이론물리학자다. 인문학과 자연과학의 접점에 서서 연구하는 이론가라 할 수 있다. 대표작인 [시간은 흐르지 않는다]를 통해 그는 양자물리학적이면서 철학적(실존적)인 관심과 지향성을 보여준 바 있다. 그의 최신작 [과학하는 인간의 태도]는 2017년 번역 출간된 [첫번째 과학자, 아낙시만드로스 - 과학적 사고의 탄생]의 개정판이다.   이 책이 아낙시만드로스의 첫 번째 과학자로서의 면모에 집중했다면 [과학하는 인간의 태도]는 과학과 비과학의 분별, 과학과 인문학의 접점 등에 초점을 둔 책이다. 물론 두 가지 이슈(1. 과학자로서의 면모. 2. 과학과 비과학의 분별, 과학과 인문학의 접점)는 수렴한다.   그럼 저자가 정의하는 과학은 어떤 것일까? 그것은 1) 의심의 여지가 없는 확실성을 거부하는 태도를 지식탐구의 기초로 삼는 것, 2) 실제로 효과가 있는 개념을 창안하고 그것을 기존 지식의 일부로 통합한 후 다른 사람들에게 그 전체가 새로운 일관된 체계가 되었음을 이치에 맞게 설득하는 일, 3) 선대의 지식을 습득한 후 그들이 저지른 오류를 찾아내고 수정해 세상에 관한 이해를 증진하는 과정 등이다.   아낙시만드로스는 누구인가? 기원전 610년 이오니아의 밀레토스에서 태어나 기원전 546년에 사망한 인물이다. 이오니아는 고대 그리스 문명의 발상지인 아나톨리아(튀르키예) 서부 해안 지역으로 철학과 예술의 발상지라 할 수 있다. 밀레토스는 아나톨리아 반도 서부에 위치했던 고대 그리스의 식민도시다. 당연히 밀레토스와 아낙시만드로스를 연계시켜 말할 수 있다. 밀레토스는 흑해 인근 북부 주민들과의 무역을 통해 부를 축적한 곳인 이오니아의 도시들 가운데서 아니 그리스 전체에서도 가장 번영했던 곳이자 남쪽의 거대 문명과 가장 인접한 도시였다. 아낙시만드로스는 로마의 저술가 클라우디우스 아엘리아누스에 의하면 밀레토스의 식민 도시였던 암피폴리스의 총독을 지낸 인물이다.   당시 그리스는 놀랍게도 땅이 우주 공간에서 떨어지지 않고 떠 있는 돌이라고 여기던 문명권이었다. 이런 그리스의 지적 태도는 거의 유일한 것이었다. 아낙시만드로스는 바로 이토록 혁명적인 세계관의 변화를 낳은 인물이다. 저자는 당시 밀레토스에 플라톤의 아카데미아, 아리스토텔레스의 리케이온 같은 학교가 있었는지 모르나 진정한 의미에서 학교가 있었다고 본다. 그리고 학교의 존재 여부와 상관없이 아낙시만드로스가 탈레스의 연구에 뿌리를 두고 있었음은 분명하다고 본다.   이런 아낙시만드로스를 오늘날 의미에서 과학자라 할 수 있을까? 그렇지 않다. 아낙시만드로스는 지구는 우주에 떠 있는 유한한 크기의 천체로 지구가 떨어지지 않는 이유는 어느 쪽으로 떨어져야 하는지 정해지지 않았기 때문이며 지구는 다른 어떤 천체의 간섭도 받지 않는다고 말했으나 그 동기가 무엇이었건 그의 사상과 연구 결과가 현대적 의미의 과학이었다고 보기는 어렵다. 그의 사상에는 현대 과학의 필수 요소가 빠져 있다. 예컨대 그의 사상에는 자연 현상을 관찰하며 그 수학적 원리를 규명한다는 개념이 없다. 이 개념은 아낙시만드로스 시대로부터 약 1세기가 지난 피타고라스 학파에 이르러 비로소 등장했다.   그리고 수세기에 걸쳐 발전하다가 알렉산드리아에서 본격적 과학의 형태를 갖추었다. 그중에서도 수리 물리학의 기념비적 작품이라 할 수 있는 프톨레마이오스와 히파르코스의 천문학이 특히 주목할 만하다. 물론 만물의 근원은 물이라 주장한 탈레스의 성찰을 바탕으로 자신의 이론을 정립하고 발전시킨 사람인 아낙시만드로스는 고대 그리스에서 우리가 아는 한 최초로 자연주의 세계관을 제시한 인물이다.   탈레스가 말한 물은 그저 물일 뿐이며 그가 생각한 바다는 신이 아니다. 아메리카 나바호족의 창조 설화를 통해서는 유일신의 이름은 어디에나 존재하는 물이라는 구절을 만날 수 있고 구약 성경 창세기를 통해서는 하나님이 빛을 창조하기 전에 혼돈하고 공허한 땅, (하나님의 영이 운행하는) 수면(水面)이 존재함을 알 수 있다.   아낙시만드로스가 설명한 세상의 역사에는 초자연적 존재가 개입할 여지가 전혀 없었다. 그는 세상 만물을 불, 추위, 더위, 공기, 흙 등 주변에서 흔히 볼 수 있는 사물이나 현상으로 설명했다. 또한 설명의 대상도 태양, 별, 지구처럼 세상에 존재하는 것들이었다. 아낙시만드로스의 자연주의적 관점이 기막히게 들어맞은 분야는 생명과 인간의 기원에 관한 통찰이다. 그는 생명의 기원이 바다에 있다고 생각했고 생물종의 진화가 기후 조건의 변화와 관련이 있다고 분명히 언급했다. 최초의 생명체는 바다에서 태어났고 지구의 대기가 건조해짐에 따라 육상으로 올라와 적응했다고 말했다.   심지어는 어떤 생물이 진화해 최초의 인간이 되었는지 궁금해하기도 했다. 이런 문제는 다윈의 본격적 연구 이후에야 우리가 아는 상식으로 발전했다. 기원전 6세기에 아낙시만드로스가 이런 생각을 했다는 사실은 그저 놀랍기만 하다. 아낙시만드로스의 설명이 사실과 다르다고 해도 대기 현상의 원인을 자연에서 찾으려 한 그의 생각 자체가 이 세상에 과학이라는 분야를 탄생시켰다는 중요한 의의를 지닌다. 더구나 아낙시만드로스의 설명이 모두 틀린 것도 아니다. 오히려 그 중에는 놀랍도록 정확한 내용이 더 많다.   비는 실제로 지상의 물이 태양열에 힘입어 증발한 결과 발생하는 현상이다. 지진을 일으키는 가장 중요한 요인이 지각의 균열이라는 것도 사실이다. 생명체는 바다에서 처음 탄생해 이후 육상에서 살아남도록 진화했다. 아낙시만드로스는 도대체 어떻게 그 시대에 이 모든 사실을 알았을까? 어쩌면 그 비결은 단순히 기존 설명에 의문을 품은 것일지도 모른다. 아낙시만드로스보다 1세기 후에 밀레토스에서 활동한 헤카타이오스는 아낙시만드로스가 남긴 지도를 바탕으로 연구를 거듭해 그리스 최초의 역사가가 되었다.   고대 사상사에서는 스승과 제자의 관계를 흔히 찾아볼 수 있다. 공자와 맹자, 모세와 여호수아를 비롯한 선지자들, 예수와 바울, 부처와 교진여 등이 대표적이다. 책 전편이 흥미롭지만 특히 그런 부분은 이 부분이다.   맹자는 공자의 사상을 깊이 연구하고 발전시켰지만 스승의 주장을 의심한 적은 한 번도 없었다. 바울은 모든 복음서를 통틀어 가장 위대한 기독교의 이론적 기초를 세웠지만 예수의 말씀을 비판하거나 공개적으로 의문을 제기한 적은 없었다. 선지자들은 여호와와 그 백성의 관계를 깊이 있게 설명했으나 모세의 오류를 분석하는 언행은 일체 하지 않았다.(131 페이지) 오직 아낙시만드로스만 전혀 다른 태도를 보였다. 아낙시만드로스는 스승인 탈레스에 반대되게 물 없이 허공에 떠 있는 지구를 주장했고 지진이 일어나는 것도 지구를 떠받치는 바다가 흔들리기 때문이라는 스승 탈레스의 주장에 반해 지진은 대지가 갈라지기 때문이라고 보았다. 저자는 중국 문명이 수 세기 동안 여러 면에서 서양보다 우월했지만 스승을 비판하거나 의문시하지 않는 풍조 때문에 과학혁명 같은 일이 일어나지 않았다고 말한다.   여담(餘談)이지만 바울이 예수의 메시지를 관념화시켰다고 비판하는 사람들이 그들과 다른 저자의 지적(바울은 예수의 말씀을 비판하거나 공개적으로 의문을 제기한 적이 없다)을 어떻게 생각할지 궁금하다. 나는 저자의 지적에 공감한다. 한편 그러면서도 비판이나 의문 제기 없이 결이 다른 이론을 제시할 수도 있지 않을까, 란 궁금증이 든다.   여담에서 본론으로 돌아와 아낙시만드로스가 스승 탈레스의 사상에 반(反)하는 내용을 세운 부분을 보자. 아낙시만드로스의 스승 탈레스는 만물의 근원이 물이고 그것이 광대한 바다이며 대지는 그 바다 위에 떠 있다고 봤다. 따라서 탈레스가 보기에 대지는 원반형이 될 수밖에 없었다. 그런데 아낙시만드로스는 직감적으로 바다가 대지를 둘러싸며 떠받치고 있다는 탈레스의 가정이 불필요하다고 생각했다. 그 결과 광대한 바다를 걷어낸 아낙시만드로스의 지구는 허공에 떠 있는 원통형 대지가 되었다. 과학 발전과정에서 핵심 단계는 지구가 원통형인지 구형인지가 아니라 그것이 허공에 떠 있는 유한한 천체라는 개념이 등장한 시점이다.   지구는 원통도 아니고 구체도 아니다. 지구는 양쪽 극으로 갈수록 조금 납작해지는 타원체다. 정확히 말하면 남극이 북극보다 조금 더 납작하므로 타원체도 아니고 서양 배 모양에 가깝다. 지구가 다른 어떤 것에도 의지하지 않은 채 허공에 떠 있는 돌멩이이고 우리 머리 위에 보이는 하늘이 발 아래에도 똑같이 있다는 개념이야말로 인류 사상사의 일대 도약이다. 이것이 아낙시만드로스의 업적이다.(92 페이지) 현대의 비과학 분야 학자 중에는 지구를 원통으로 본 아낙시만드로스의 우주관을 원시적이며 별로 중요하지 않은 것으로 치부하고 지구가 둥글다고 말한 피타고라스와 아리스토텔레스의 우주모델을 과학적이라고 평가하는 사람이 꽤 많다.   그러나 이런 판단이야말로 명백한 과학적 오류다. 지구가 평평하다고 믿은 인류가 지구를 허공에 떠 있는 유한한 천체라고 생각하는 것은 좀처럼 일어나기 힘든 대혁명이었다. 중국의 천문학이 무려 2천년간 이어져오면서 이런 혁명을 이뤄내지 못한 것만 봐도 이것이 얼마나 어려운 일이었는지 알 수 있다. 반면 지구가 원통형이라고 생각하다가 알고 보니 구체였다고 바꾸는 것은 그리 어려운 일이 아니다. 그런 변화는 단 한 세대만에 이루어졌다. 우주론은 위대한 혁명을 불러온 주인공이라는 칭호는 당연히 아낙시만드로스에게 돌아가야 한다.   그런데 아낙시만드로스는 도대체 어떻게 땅 아래에도 하늘이 있다는 생각을 해냈을까? 지구가 허공에 떠 있다는 개념은 우리가 알던 기존의 법칙 즉 모든 사물은 아래로 떨어진다는 원리를 정면으로 거스른다. 지구를 떠받치는 것이 없다면 아래로 떨어질 수밖에 없다. 그런데 왜 지구는 떨어지지 않는 것인가? 모든 별이 북극성을 축으로 한 바퀴 도는 것을 알 수 있다. 그러려면 지평선 아래에 허공이 존재해야 한다. 지구가 허공에 떠 있다는 개념은 별의 일주 운동과 완벽히 일치했기에 그것을 떠올리는 것은 비교적 쉬웠다. 하지만 무거운 물체가 아래로 떨어진다는 기존 상식과는 충돌하는 개념이었다. 이 둘을 조화롭게 통합하는 것이 진정한 난제다.   아낙시만드로스의 천재성은 지구는 왜 떨어지지 않는가? 하는 질문을 떠올렸다는데 있다. 그의 대답은 아리스토텔레스의 [천체에 관하여]에 실려 있다. 저자는 이것이야말로 과학사에서 가장 빛나는 순간이라고 생각한다. 그는 지구가 떨어지지 않는 것은 그 어떤 방향으로도 떨어질 이유가 없기 때문이라고 했다. 지상에 존재하는 물체들의 상대적 위치는 변하지 않지만 태양계의 차원에서 보면 그들은 끊임없이 움직이고 있다. 정지와 운동이라는 개념은 우리가 일상에서 경험하는 것보다 훨씬 복잡하다. 아낙시만드로스는 천체가 천구에 매달려 있는 것이 아니라 지상에서 각각 다른 거리의 우주 공간에 퍼져 있다고 본 최초의 인물이다.   쿠푸리는 아낙시만드로스가 우주라는 열린 공간을 창안했다고 말한다. 이것은 엄청난 사고의 도약이다. 아낙시만드로스는 위에 하늘이 있고 아래에 지구가 있는 우주 대신 주변이 하늘로 둘러싸인 채 허공에 떠 있는 지구라는 우주를 제시했다.(106 페이지) 찰스 칸은 우리는 설사 저자가 누구인지 모른다고 해도 지구의 위치에 관한 아낙시만드로스의 이론만으로 그를 합리적 자연과학의 창시자로 인정할 수 있다고 말한다. 과학 철학자 칼 포퍼는 자신은 지구가 우주 공간에 떠 있다는 아낙시만드로스의 생각이야말로 인류의 사상사에서 가장 대담하고 혁명적이며 선구적인 것이었다고 본다고 말한다.   저자는 오늘날 아낙시만드로스의 사상이 과소평가되는 뿌리에는 과학과 인문학을 전혀 다른 것으로 보는 현대의 악습이 자리하고 있다고 말한다. 우리는 이를 뒷받침할 말을 플라톤의 [파이돈]을 통해 알 수 있다. [파이돈]은 지금껏 영혼의 불멸성에만 초점이 맞추어진 책이라 해도 지나치지 않다. 그러나 이 책은 지구는 둥글다는 새로운 세계관을 역사상 처음으로 소개한 문헌이라는 가치가 있다. 그럼에도 이런 점이 간과된 것은 오늘날 과학과 인문학이 서로의 진면목을 제대로 알아보지 못하고 있음을 보여주는 증거라는 것이 저자의 견해다.   아낙시만드로스는 아페이론을 만물의 근원으로 지목했다. 아페이론이란 무엇일까? 그것은 한계가 없는 것(무한)이라는 뜻, 정해지지 않은 것(무규정)의 의미를 갖는 말이다. 아낙시만드로스가 아페이론이라는 단어를 통해 설명하려 한 의미는 무엇이었을까? 아페이론의 본질적 특징은 우리가 일상에서 경험하는 물질이 아니라는 점이다. 아낙시만드로스는 우리가 일상적으로 경험하는 모든 물질이 다른 어떤 곳의 관점에서 이해될 수 있다고 제안했다. 그것은 자연적이면서도 우리의 일상적 경험에는 속하지 않는 무언가다. 우리가 경험하는 모든 물질과 동일하지 않지만 그 물질들에 대해 상당히 통일적 원리로 기능하는 어떤 것의 존재를 상상하는 것이다. 이런 가정이 유용하다는 생각이야말로 아낙시만드로스 습관의 핵심이다.   아낙시만드로스가 아페이론의 존재를 상상한 것은 이후 과학의 눈부신 성공을 예비한 바탕이 되었다. 그것은 눈에 보이지도 않고 인식할 수도 없지만 자연 현상을 설명할 수 있는 실체의 존재를 상상하는 것이라는 의미를 갖는다.(119 페이지) 기원전 5세기 그리스의 데모크리스토스와 레우키포스가 원자를 상상하고 19세기 영국의 존 돌턴이 원자를 연구한 것은 모두 아낙시만드로스가 아페이론을 가정한 정신을 이어받은 결과였다. 그것은 모두 우리가 직접적으로 인식할 수 없는 자연의 실체이지만 우리는 그것을 통해 물질의 구성을 이해할 수 있다.   다른 예로 패러데이가 현대 과학에 남긴 큰 공헌을 들 수 있다. 19세기 중반까지만 해도 전기와 자기 현상을 아우르는 통일된 원리는 밝혀지지 않았다. 패러데이는 심층 실험을 통해 관련 현상을 연구한 결과 전자기장이라는 새로운 개념을 창안했다. 장(場)은 마치 어디에나 뻗쳐 있는 거미줄처럼 모든 공간을 채우는 실체다. 그것은 오늘날 과학자들이 패러데이의 역선(力線)이라고 부르는 '눈에 보이지 않는 손'으로 이루어져 있다.   원자, 패러데이와 맥스웰의 전자기장, 아인슈타인의 휘어진 시공간, 가연성 물질에 존재한다고 여겨졌던 플로지스톤, 아리스토텔레스와 핸드릭 로렌츠의 에테르, 겔만의 쿼크, 파인만의 가상 입자, 슈뢰딩거의 양자역학에 등장하는 파동 함수, 현대 기초 물리학에서 우주의 바탕으로 가정하는 양자장 등은 모두 인간이 직접 인지할 수는 없지만 복잡한 현상을 일관된 논리로 설명하기 위해 가정하는 이론적 실체들이다. 이들은 아낙시만드로스가 아페이론에 부여한 것과 같은 역할과 기능을 담당한다.   저자에 의하면 우리는 서양과학 전체가 겉으로 드러난 자연현상 뒤에 숨은 수학 법칙을 찾기 위해 아낙시만드로스, 피타고라스, 플라톤 등이 공동으로 노력한 결과라고 말할 수 있다. 수학적 법칙이라는 개념이 등장하기 전에 자연 현상을 지배하는 법칙이라는 개념을 최초로 생각한 주인공은 다름 아닌 밀레토스의 아낙시만드로스일 가능성이 크다.(127 페이지)   저자는 절대로 바뀌지 않는 결정적인 과학 법칙이라는 개념은 사라졌다는 말로 자신의 주안점에 대해 이야기한다. 아인슈타인과 하이젠베르크가 발견한 법칙도 언젠가 한계에 다다르고 더 나은 법칙이 그 자리를 차지할 것이다. 아인슈타인과 하이젠베르크의 이론 사이에도 미묘하게 어긋나는 점이 있어 우주에 최종적이고 결정적인 법칙을 확인했다고 단언할 수 없다. 연구는 계속되어야 한다. 이론 물리학자인 저자는 자신이 하는 일이 이 두 가지 이론을 통합하는 원리를 찾아내는 것이라 말한다. 새로운 이론을 만드는 것은 세계관을 바꾸는 것이다. 물론 아인슈타인의 이론이 나온 후에도 뉴턴의 이론이 유용한 영역이 있다.   저자는 과학을 우아하게 설명한다. 즉 과학이란 우리가 너무 무지하고 수많은 오류를 안고 있기 때문에 존재하는 학문으로 그것은 우리의 무지와 호기심에서 태어나 우리가 알고 있다고 생각하는 모든 것에 도전하지만 사실에 입각한 증명이나 합리적 비판과 분석 앞에서 우리는 무릎을 꿇는다. 과학은 더 멀리 보는 일이다. 과학의 본질은 기술이 아니라 그보다 앞서는 관점에 있다. 새로운 과학 이론은 과학자의 상상력에 힘입어 어느 날 갑자기 만들어지는 것이 아니라 언제나 기존의 지식이 조금씩 수정되면서 발전하는 것이다.   완전히 새로운 개념 구조를 무(無)에서 창조한 사람은 없다. 우리는 자기 생각을 결코 벗어날 수 없기 때문이다. 우리는 우연히 얻은 개념 구조 속에서 생각한다. 생각은 그 대상인 현실과 부딪히고 맞서면서 점점 변화한다. 과학을 믿을 수 있는 것은 그것이 확실한 진실이기 때문이 아니라 지금으로서는 가장 좋은 답이기 때문이다. 과학은 새로운 답이 나오면 언제든 받아들일 수 있다. 즉 과학적 사고는 언제든 배울 준비가 된 마음가짐이다.   저자는 아낙시만드로스가 스승 탈레스에 대해 한 존중과 비판의 관계를 논한다. 그것은 모순 없는 태도다. 우리는 동료 시민에게서 배울 준비가 되어 있지만 필요하다면 그들을 비판할 준비도 되어 있다. 관건은 무조건 거부도 무조건 수용도 아닌 우리의 이성을 사용해 대립과 대화, 판단을 엮어 내는 일이다.   짐작했겠지만 아낙시만드로스는 명시적으로 신(神)을 언급하지 않았다. 언급하지 않은 정도가 아니라 신의 존재를 철저히 무시했다. 자연과학을 공부하며 기독교를 믿는 나는 신을 입에 올리는 또는 찾는 아낙시만드로스가 아닌가, 하는 생각을 하게 된다. 내가 자연과학에 대해 말하거나 글을 쓸 때 신을 위한 공간은 없기 때문이다. 신앙과 학문을 통합할 수 있을까? 충분히 읽지 못한 탓이겠지만 그 통합 작업을 한 책을 보며 명쾌하고 설득력 있는 주장을 접한 바가 없다고 해도 지나치지 않다.   저자는 그저 인간의 상상력에서 나온 존재가 아니라 인류의 인지적, 사회적, 심리적 경험을 체계화하는 어떤 본질의 상징인지도 모르는 신이란 무엇일까?라고 묻는다. 아낙시만드로스의 주장과 정반대되는 이것은 무엇일까?라고 묻는다. 마찬가지로 우리 자신의 마음이 어떻게 작동하는지 아직 모른다고 말한다. 중요한 점은 저자가 마음은 무엇일까?라고 묻지는 않았다는 점이다. 저자가 말했듯 생각은 이 세상에서 길을 찾는 가장 좋은 도구다.(251 페이지)   저자는 속이 텅 빈 진실 안에 숨든 지식이 불확실하다는 점을 인정하든 양자택일해야 한다고 말한다. 자크 모노가 [우연과 필연]의 마지막 부분에서 한 말(왕국을 선택하느냐 어둠의 나락으로 떨어지는 것을 선택하느냐는 전적으로 인간 자신에게 달려 있다)을 연상하게 한다. 카를로 로벨리의 말은 자크 모노의 말과 비교할 수 없이 따뜻하다. 가령 그런 점은 “우리의 지식은 지구와 마찬가지로 허공에 떠 있다. 우리가 알던 지식이 금세 뒤바뀌고 불안한 마음이 들더라도 삶은 무의미한 것이 아니라 오히려 더 소중해진다.”는 저자의 결론격의 말이 있기에 더욱 확실해진다.   철학자 이정우 교수는 아낙시만드로스가 제시한 아페이론을 사유의 수준이 갑자기 현저하게 높아진 것이라 설명하며 관건은 어떤 존재론적 가설을 던짐으로써 현실을 넘어갔다면 이제 현실로 다시 내려와 그 가설을 검증하는 것이라 말한다.([세계철학사 1] 70, 72 페이지) 이는 나도 늘 생각하는 내용이다. 자연과학에 몰입하느라 그간 잊고 있었던 인문학 특히 철학 그라운드로 복귀해야 함을 느낀다. 저자도 인용(“종교는 지성의 파괴적 힘에 맞서는 사회의 방패“)한 앙리 베르그송은 커진 육체는 영혼의 보충을 기다린다는 말을 했다. 육체와 영혼이 함께 가야 하듯 신앙과 학문, 자연과학과 인문학은 함께 해야 할 것이다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/38837/1/cover150/k552137387_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=388370136벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17276539Thu, 14 May 2026 17:47:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17276539지구환경의 변천 - 빅뱅에서 인류까지의 지구 이야기
월러스 S. 브로커 지음, 원종관 옮김 / 전파과학사 / 2023년 07월

월리스 브로커(Wallace Broecker; 1931~2019)는 물리학 박사이자 지질학 박사이다. 저자는 자신이 이 책을 쓴 목적이 과학의 흐름이 결코 정적(靜的)인 것이 아님을 나타내는 데 있다고 말한다. 과학 연구는 정적인 것이 아니라 변화해가는 연쇄이며 모든 관측이나 가설은 마침내 논쟁의 심판대에 오르게 된다는 것이다. 새로운 지식이 끊임없이 더해져 간다는 것이다. 책(원서)이 나온 해는 1985년이고 우리나라에 번역된 해는 1996년이고 개정판이 나온 해는 2023년이다. 그런데 태양계에 행성이 9개 있다는 말이 나온다. 명왕성이 행성의 지위에서 강등된 2006년 이후의 개정인데 그 점을 반영해 8개 있다고 하지 않은 것이다.   대폭발 가설의 방증(傍證)이란 장(章), 대폭발의 흔적이란 장(章)이 있다. 대폭발의 잔상(殘像), 대폭발의 잔열(殘熱)이란 말도 가능하리라. 우주배경복사를 말한다. 우주 가운데서 지구나 지구형 행성은 화학적으로는 이단자라는 말이 흥미롭다. 지구를 만들고 있는 주된 원소는 철, 마그네슘, 규소, 산소이다. 이에 비해 항성은 거의 수소와 헬륨만으로 이루어져 있다. 그래서 이단자라는 말이 나왔을 테다. 저자는 최초로 다루어야 할 문제로 수소, 헬륨보다 무거운 원소가 어떻게 생성되어 왔는가, 또한 어떻게 암석질의 행성으로 굳어져 갔는가 하는 점이라고 말한다.   이는 행성의 생물이 살 수 있는 불가결한 조건이 딱딱한 표면을 갖는 것이라는 사실에서 기인한다. 화학의 대상이 되는 반응은 두 개 이상의 원자가 전자를 서로 가르는 것에 관계되어 일어난다. 전자의 공유에 의해 원자는 서로 결합해 화합물이 된다. 그러나 화학반응과 더불어 변하는 것은 전자의 궤도 뿐이며 원자핵은 원래대로다. 일반적으로 화학반응에는 열이 관계된다. 핵반응을 일으키는 데도 보통은 이런 열들과는 비교되지 않을 정도의 큰 열이 필요하다. 우주의 어딘가에 연금술이 행해지고 있다면 별의 중심부 일 수밖에 없다.   물리학에는 우주 창성(昌盛)의 초기에 일어난 충돌 사건의 여러 가지 모델이 있다. 계산에 의하면 우주물질의 약 24%가 헬륨 4이다. 76%는 태초의 중성자가 붕괴한 채의 양성자다. 이 비율은 지금 우주의 여러 곳에서 보이는 갓 태어난 별의 헬륨 비율과 일치한다. 대폭발 가설을 지지하는 사실이 여기에도 있다. 수로 말하면 수소 원자 1000개 대 헬륨 4가 60개다. 헬륨은 수소의 네 배의 무게를 갖기 때문에 질량으로는 24%다.(60×4/ 1000= 240/1000; 24%)   온도는 분자 운동의 척도다. 두 개의 양성자가 충돌하기 위해 필요한 속도는 온도로 고치면 약 2천만도에 해당한다. 아인슈타인의 상대성 이론에서 말할 수 있듯 열을 생성하는 반응에서는 성분 원자의 질량 감소가 일어난다. 잃는 질량이 열로 바뀐다. 헬륨 원자의 무게는 수소 원자 4개의 합보다 적지만 확실히 가벼워진다. 헬륨핵은 양성자 두 개를 포함하고 핵끼리의 전기 척력은 수소끼리의 네 배의 크기이기 때문에 수소에 비해 훨씬 높은 온도에서도 타지 않는다.   한번 그 온도의 문턱을 넘으면 헬륨핵은 탄소핵이 된다. 헬륨 4가 3개 모여 탄소 12가 되는 것이다. 탄소 원자의 질량은 헬륨 원자 3개의 합보다 작고 감소분은 열이 된다. 타기 시작한 핵의 불꽃은 별의 수축을 멈추게 하고 별은 다시 안정 상태가 된다. 같은 방법으로 산소 원자도 만들어진다. 여기서는 4개의 헬륨 4가 모여서 산소 16이 된다. 최대급의 별에서는 이와 같이 연료 결핍, 재수축, 내부의 온도 상승, 타기 어려운 원자핵의 발화(發火)의 반복이 여러 단계에 걸쳐 일어난다.   이를테면 탄소는 또다시 타서 마그네슘이 된다. 원자핵이 합체될 때마다 얼마 안 되는 질량이 없어지고 그 대신 열이 생긴다. 단계를 밟는 성장은 철까지 계속된다. 그런데 여기서 끝나고 더욱 앞으로 진행할 수 없다. 이 이후는 합체할 때 오히려 열을 흡수해야 하기 때문이다. 철보다 무거운 원자핵의 질량은 합체해야 할 총질량보다도 조금 크다. 따라서 별의 핵융합 회로가 합성하는 원소는 헬륨으로부터 철까지 한정된다. 그런데 이 가운데 산소나 마그네슘, 규소도 포함되어 있다.   생성된 원소에 별의 중심부로부터 밖으로 나오는 길이 있으면 지구형 행성을 만드는 재료를 얻을 수 있다. 작은 별이 조용히 사라지는 것과 달리 질량이 큰 별은 격한 종말을 맞는다. 핵연료가 모두 없어지면 파국적인 별의 붕괴가 시작된다. 이미 꺼져버린 불꽃은 태울 수 없게 되고 붕괴는 폭축(爆縮)으로 진행되어 별은 산산이 부서져 그때까지의 생성 물질을 주위의 공간으로 흩뿌리게 된다. 이 폭축 현상을 초신성(超新星)이라 한다. 초신성 현상에 수반하는 원자핵 반응에 의해 철보다 무거운 원소군이 생성된다.   태양은 우주에서 최초로 생긴 항성이 아니다. 최초의 항성은 수소와 헬륨만으로 구성되어 있었다. 태양은 후에 태어났으며 그 원소 조성(組成)은 태양에 앞서 태어나서 사라져간 무수한 적색 거성의 폭발 생성물 조성에 지나지 않는다. 태양의 탄생에 앞서 은하계 형성은 두말할 것 없이 막대한 수의 적색 거성의 탄생과 소멸이 있었다. 콘드라이트를 함유하는 운석이 태양계의 역사 40억 년을 통해서 한 번도 녹은 적이 없는데 비해 행성을 만들고 있는 물질의 대부분은 분명히 한번 또는 여러 번 녹았다.   지구형의 행성에서는 그때 화학 조성이 다른 여러 개 층으로 나뉘어졌다. 그것은 지구 표면의 지면에도 영향을 미치고 있다. 행성 물질을 여러 층으로 분리시킨 주된 힘은 금속 철과 규산염 사이의 큰 밀도 차이에 의한 것이다. 돌은 해저에 잠기고 기름은 수면으로 떠오르듯 행성의 금속 철은 지구 중심에 모이게 된다. 원시 행성이 형성될 때 내부가 녹으면서 밀도가 높은 금속 철(nickel-iron)은 중심부로 가라앉았고 밀도가 낮은 규산염은 표면 위로 떠올라 층을 이뤘다.   이러한 분리가 일어나려면 행성 내부가 녹는 것이 필수였다. 주로 운석 충돌에 의한 운동 에너지, 방사성 원소의 붕괴열, 중력 압축열이 내부 온도를 높여 금속을 융해시켰다. 이 과정으로 인해 금속핵(Core)과 규산염 맨틀(Mantle) 및 지각(Crust)이 구분되는 내부 구조가 형성되었다. 천체가 차가운 기간에는 나누는 힘이 있어도 변화는 일어나지 않지만 천체가 녹으면 바로 분리되기 시작한다. 콘드라이트를 함유하는 운석이 만약 완전히 녹았다면 콘드룰(Chondrule)이라 불리는 작은 구형 알갱이 조직이 사라졌을 것이다. 이 조직이 온전히 남아있다는 것은 녹지 않았다는 증거가 된다.   지구의 맨틀은 주로 마그네슘과 철이 풍부한 규산염 광물로 구성되어 있다. 지구 전체 부피의 약 82%를 차지하며 지각 아래에서 핵을 둘러싸고 있는 거대한 암석층이다. 감람석(Olivine)과 휘석(Pyroxene) 같은 고온의 규산염 광물이 주를 이룬다. 감람석과 휘석은 주로 염기성 및 초염기성 암석(현무암, 감람암 등)에서 함께 발견되는 주요 조암(造巖)광물이다. 마그마의 결정 분별 작용 과정에서 감람석이 먼저 정출(晶出)된 후 마그마와 반응하여 휘석을 형성하는 연속적인 관계를 갖는다.   둘 다 마그네슘과 철을 풍부하게 함유한 규산염 광물이다. 일반적으로 감람석과 석영은 마그마 내 규소량 차이 때문에 동일한 암석에서 동시에 발견되지 않는다. 지구 전체를 기준으로 보았을 때 철(Fe)과 마그네슘(Mg)을 합한 원자수는 규소(Si) 원자수의 약 두 배와 거의 비슷하거나 그 이상이다. 행성의 탄생에 관해서 여러 생각이 있듯 중심핵의 생성과정에 대해서도 여러 가지 설이 있다. 한편에서는 지구는 처음부터 층으로 나누어져 성장하여 먼저 금속 철이 모이고 그 주위에 산화물(주로 산소와 결합한 규산염 물질)이 쌓인 것이라고 주장하는 사람들이 있다.   한편에서는 금속과 산화물이 서로 뒤섞인 후 두 층으로 나뉘어진 것이라 생각하는 사람들도 있다. 후자가 보편적인 생각이다. 이 경우 갓 태어난 지구는 금속 철과 규산염 광물과 같은 혼합물이었기 때문에 철은 뒤늦게 녹았을 것이다. 녹지 않았다면 철만 중심에 모일 수는 없기 때문이다. 여기서 해결해야 할 가장 큰 문제는 지구를 녹인 열은 어디서 왔는가를 밝히는 것이다. 두 가지 견해가 있다. 하나는 성운 물질이 지구에 내려 쌓였을 때 해방된 중력에너지이며 다른 하나는 행성 물질 중에 함유되어 있는 방사성 동위원소의 붕괴에 따라 생기는 열에너지다.   대륙 지각과 해양 지각의 두께가 크게 다른 것은 그들의 생성 방법이 다르기 때문이다. 해양지각의 두께는 맨틀 대류가 상승하는 가장자리에 나오는 액체의 양에 따라 다르다. 그곳에서는 지판이 두 개로 나뉘어가기 때문에 생기는 틈을 깊이 5km에 걸쳐서 채울 정도의 액체가 생기고 있다. 따라서 해양 지각은 5km 두께다. 화강암을 만드는 성분 중 빼놓을 수 없는 것이 칼륨이다. 화강암의 칼륨은 맨틀 물질의 160배에 달한다. 현재 지구 전체 칼륨의 약 반은 대륙 지각에 모여 있다.   바다의 현무암은 칼륨을 0.1%밖에 포함하지 않고 있다. 대륙 지각에서의 칼륨의 비율은 평균 1%이다. 소행성의 먼지가 지구의 지각 물질에 비해 대량의 이리듐을 포함하는 것은 무엇 때문일까? 금속 철에 대한 친화성이 가장 강하기 때문이다. 지구에 이르면 거의 전부 중심핵 안으로 들어가 지각에는 거의 없다. 적당한 양의 물이 있기 위해 필요한 조건은 다음의 네 가지다. 1) 바다가 생기기에 충분한 물을 행성이 간직할 수 있어야 한다. 2) 행성의 내부 깊숙이 머물지 않고 표면에 나와 있어야 한다. 3) 증발해도 공간에서 잃어버릴 수 없어야 한다. 4) 대부분 액체로 있어야 한다 등이다.   지구는 흑체(黑體)가 아니다. 구름이나 빙모나 사막이 지표에 입사하는 태양광의 상당 부분을 공간으로 반사하고 있다. 반사광은 지표를 따뜻하게 하는 아무 역할도 하지 못하기 때문에 그것만이 흑체와의 차이라면 지표의 평균 온도는 영하 20°C가 될 것이다. 그런데 지구의 대기에는 세 개 이상의 원자가 결합해서 생긴 분자가 있다. 이 종류의 분자는 적외선을 흡수하는 힘을 갖고 있다. 주된 것은 수증기, 이산화탄소, 메테인, 이산화질소 등이다.   지구의 기후가 놀라울 만큼 주기 변화를 반복하고 있다는 것을 알면 원인이 무엇인가 알고 싶어질 것이다. 가장 먼저 생각할 수 있는 것은 태양을 도는 지구의 궤도가 주기적으로 변하는 것에 기인한다고 생각할 수 있다. 지구 궤도의 모양은 아주 오랜 기간을 평균으로 잡으면 일정 하지만 짧은 기간에는 평균에서 기울어져 있음이 반복해서 일어나고 있다. 달이나 수성과는 달리 지구는 표면의 기체를 간직할 수 있었다. 금성과 달리 온실 폭주의 재앙을 벗어났다. 지표의 탄소 순환으로 보이는 천연의 제어 과정에 의해 얼음 덩어리가 되어버리는 것으로부터도 지켜지고 있는 것 같다.   그 결과물이 전부 증기나 얼음이 되어버리는 일은 일어나지 않고 비교적 일정한 온도를 지킬 수 있지만 그런대로 기온에는 상당한 흔들림이 일어났다. 가장 확실한 증거는 빙기이며 최근에는 대개 10만년마다 일어나고 있다. 광대한 빙하의 전쟁이나 후퇴를 일으킨 것은 지구 궤도의 작은 주기 변동인 것 같다. 그렇다고 하면 행성의 기후라고 하는 것은 우리 주위 행성의 크기와 궤도의 얼마 안되는 특징에 민감하다고 할 수 있다.   해저에는 아주 많은 하천에서 흘러나온 광물 입자나 육지에서 날아온 먼지 알갱이가 쌓인다. 화학조성은 지각 전체의 평균과 같다. 그렇게 암설(巖屑)을 주로 하는 퇴적층을 셰일이라 한다. 이것과는 대조적으로 육지의 흙에서 녹은 이온은 단일 광물의 퇴적물을 만드는 경우가 흔히 있다. 해저를 뒤덮은 퇴적물의 75% 이상이 방해석이었거나 50% 이상의 단백석이었던 넓은 해역이 발견되었다.   방해석과 단백석은 플랑크톤이 만들어낸 것이다. 1970년대 심해저에서 극적인 열수 순환의 예가 발견되었다. 지구 내부의 맨틀 대류가 두 갈래로 나뉜 해저지각의 부분에는 거대한 열극이 생기고 있다. 우즈홀해양연구소의 심해 조사선은 이 열극을 탐험해서 신비스러운 광경을 만났다. 깊은 해저에 보통 보이는 무생물의 상황과는 달리 균열대의 단면에는 기묘한 생물들이 많이 살고 있었다.   해저의 오아시스가 생긴 이유를 곧바로 알 수 있었다. 균열에서 솟아오르는 열수가 해저에 고립된 생명을 유지하는 먹이의 생산을 가능하게 하고 있기 때문이다. 열수가 함유하고 있는 황화수소와 심해의 물에 녹아있는 산소가 결합해서 생기는 에너지를 세균이 유기 분자의 합성으로 이용하고 있다. 황화수소는 지구 내부에 환원 환경에서, 산소는 표면에 산화 환경에서 생긴 것이다.   인류에게 바람직한 환경을 유지해온 자연의 모든 작용에 대해서 인간 활동이 작다고 할 수 없는 영향을 끼치는 사실을 우리는 알고 있다. 인간 활동에 의해서 기후나 토양이 크게 변해버리기도 한다. 인간은 자연이 만들어낸 화학 농축물이 가장 좋은 곳을 급속히 낭비하고 있다. 그것을 다 사용한 후에 오는 에너지와 광물의 부족을 메우는 데는 그다지 바람직하지 않은 자원에 의존해야 한다. 현대인은 지구의 장래를 위해 마음을 쓰는 것은 소홀히 한 채 핵군비경쟁에 머리를 싸매고 다투며 의학 기술로 생명을 연장시키려고 안달하며 한편에서는 기계 문명에 도취된 삶을 살고 있다.   고대 로마 이후 그다지 진보는 보이지 않는다. 빈둥빈둥 날을 보내며 미래 따위는 방치해두어도 어떻게 되겠지, 하고 막연히 생각하고 있다. 그러나 모든 인간이 이런 형편을 만족해하고 있을까? 그렇게는 생각하지 않는다. 저자는 머지 않아 사태는 바뀌어 어차피 인간은 생명의 행성인 지구를 보존할 책임을 지게 될 것이라고 믿는다고 말한다. 모든 관측이나 가설은 마침내 논쟁의 심판대에 오르게 된다고 한 저자는 어차피 인간은 생명의 행성인 지구를 보존할 책임을 지게 될 것이라고도 말한다. 지구의 장래를 위해 마음을 쓰는 것은 소홀히 한 채 핵군비경쟁에 머리를 싸매고 다툰다는 말에 고개를 끄덕였다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/32066/87/cover150/8970446168_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=320668762벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17270346Mon, 11 May 2026 16:09:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17270346최초의 7일 - 창세기와 과학에 따른 세상의 기원
존 C. 레녹스 지음, 노동래 옮김 / 새물결플러스 / 2015년 12월


오래전 나는 기독교에 대해 회의(懷疑)하는 마음으로 [빅뱅인가 창조인가]란 책을 구입, 소장하던 기독교인이었다. 이 책은 바로 그 옛날의 순수한(?) 마음으로 읽게 된 책이다. 지은이는 수학자이자 목회 고문인 존 레녹스(John Lennox; 1943 ~ )다. 사실 나는 [빅뱅인가 창조인가]를 지은이의 의도나 저술 방향과 무관하게 내 불가지론적 경향성으로 읽으려 했었다. 그러다 별 소득도 없이 시간만 보내던 끝에 책을 버렸고 그 이후 또 한참의 시간을 그냥 흘려보냈다. 그 사이 나는 기독교를 떠났다가 돌아오게 되었고 [현대 무신론자들의 헛발질]을 읽을 생각을 하고 있다. 물론 [현대 무신론자들의 헛발질]의 저자가 그 옛날 가지고 있던 [빅뱅인가 창조인가]의 저자와 같은 인물이라는 사실은 처음 [현대 무신론자들의 헛발질]을 읽으려던 당시가 아닌 적어도 1년 이상의 시간이 지난 최근에야 안 사실이다.   그런데 어찌하다 보니 같은 저자의 [최초의 7일]을 먼저 읽게 된 것이다. 저자는 [신의 장의사; 과학은 하나님을 매장했는가?]란 의미의 [God’s undertaker; Has Science buried God?]를 쓴 저자이기도 하다. 이 책은 우리나라에 [신을 죽이려는 사람들; 과학은 신을 매장했는가?]란 제목으로 출간되었다. 저자는 성경은 모든 장르를 망라하는 문학이라고 말한다.(책에는 성서라고 나온다.) 저자는 성경의 두 가지 독법에 대해 말한다. 문자적 해석과 (그에 대비되는) 비유적 해석이 그것이다.   기독교 신앙의 기본적인 교훈을 다룰 때 성경 구절에 대한 자연스러운 해석이 필요하지만 거기에는 제한이 따른다. 가령 우리와 시간적, 지리적으로 거리를 두고 있는 문화에서 기록된 텍스트를 다룰 때는 우리가 자연스러운 의미로 받아들이는 것이 그 텍스트의 1차 수신자들에게는 자연스러운 의미가 아닐 수도 있음을 고려해야 한다. 바람직한 것은 우선 자연적이고 1차적인 의미를 취하고 그렇게 해서 의미가 통하지 않으면 다음 수준으로 넘어가는 것이다. 저자는 스티븐 제이 굴드가 말한 NOMA(NonOverlapping MAgisteria)를 예로 든다. 이는 종교와 과학이 서로 중첩되지 않는다는 의미의 말이다. 하지만 저자가 말했듯 성경과 과학은 같은 주제도 다룬다. 창조 이야기가 그것이다.   저자는 성경에서 과학적 시사점을 얻는 것이 정당하다고 생각하는 경우에는 그렇게 하는 것을 부끄러워하지 않는다고 말한다. 저자는 그러나 성경에서 과학에 관한 시사점을 찾는 것이 성경을 뉴턴의 법칙, 아인슈타인의 방정식 또는 일반적인 소금의 화학 구조를 추론하는 과학 논문으로 간주한다는 의미는 아니라고 설명한다. 저자는 성경은 종종 과학적 언어보다 외양(外樣)의 언어인 현상학의 언어로 불리는 언어를 사용한다고 말한다.   해가 뜬다란 말이 대표적이다. 사실 해가 뜨는 것처럼 보이는 것이다. 이는 과학자들도 사용하는 말이다. 우주를 만들어놓으신 분이 하나님이신데 우리가 이에 대해 관심을 가지지 않는 것은 매우 이상한 일이라 말하는 저자는 창조론자란 말이 대개 젊은 지구 창조론자란 말로 쓰이고 있음을 지적한다. 성경의 귄위와 최고의 지위를 타협하지 않고 그와 동시에 성경 자체가 우리에게 제안한 것처럼(로마서 1; 19-20) 우주에 대한 현대의 첨단 지식을 고려하면서도 창세기 1장을 이해할 수 있는 방법이 있다고 주장한다.(67 페이지) 이 책을 읽기 전부터 구약 성경 예레미야의 한 구절이 내 흥미와 궁금증을 불렀다.   그것은 “....내가 주야와 맺은 언약이 없다든지 천지의 법칙을 내가 정하지 않았다면..”이란 구절이다. 화자(話者)는 여호와다. 즉 여호와가 주야와 언약을 맺었고 천지의 법칙을 정했다는 의미다. 이에 대해 천지의 법칙을 정했다는 말은 자연법칙을 정했음을 이르는 말이냐?고 AI에 물으니 AI는 단순히 현대 과학적 의미의 자연법칙만을 의미하는 것이 아니라는 답을 했다. 많은 사람들이 창세기의 천지 창조에 대해 많이 말하지만 예레미야에 기록된 여호와의 천지의 법칙 창조에 대해서는 잘 말하지 않는 것 같다.   저자는 성육신이라는 신비 아니 그 이상의 의미를 지닌 기적에 대해 언급한다. 인류 자체가 초자연적 개입으로 시작되었다고 – 사실은 그렇게 시작되었어야만 했다고 – 믿는 데 아무런 어려움을 느끼지 않는다고 말한다. 저자는 우리는 과학이 변하면 성경 해석도 함께 무너질 정도로 성경 해석을 과학에 너무 밀접하게 연계시키는 것을 피해야 한다고 말한다. 다른 한편으로는 반계몽주의적 동기나 두려움으로 인해 과학을 무시하고 세상 사람들에게 기독교가 지성에 반하는 것이라는 인상을 주는 것도 현명하지 못한 처사라고 말한다. 그리스도인은 진정한 과학을 조금도 두려워할 필요가 없다.   많은 그리스도인들이 과학의 발전에 탁월한 기여를 해왔으며 앞으로도 그럴 것이다. 저자는 중요한 말을 한다. 비록 성경이 젊은 지구 창조론의 관점에서 해석될 여지가 없는 것은 아니지만 성경은 그런 해석을 요청하지 않는다는 것이다. 우리는 성경의 권위를 훼손하지 않고서도 오래된 지구 창조론의 관점에서 이 문제를 해석할 수 있다. 저자는 창세기 1장의 하나님의 천지 창조 기사가 이해하기 난해한 주장인 것은 사실이지만 우리는 우주를 창조할 재료가 될 만한 것이 전혀 존재하지 않았기 때문에 우주는 무로부터 창조된 것이라고 추론할 수 있다고 말한다.   물리학자 존 호튼(John Houghton)은 우리가 현재 이해하는 바로는 우리가 올바른 방향으로 발달하기 위해서는 우주의 기본 구조 및 빅뱅 시의 조건들에 대해 믿을 수 없을 정도로 정밀한 조율이 요구되었다고 말한다. 호튼은 이를 인간이 존재하기 위해서는 모든 우주가 필요했다고 말할 수 있다고 설명한다. 저자는 우주에 시작이 있다는 성경의 주장을 확인시켜주는 빅뱅이라는 우주모델이 그와 동시에 아이러니하게도 우주가 아주 오래 되었다는 점도 시사한다는 사실이 흥미롭다고 말한다. 저자는 우리는 하나님과 빅뱅 사이에서 하나를 선택할 필요가 없다고 말한다. 이 둘은 다른 종류의 설명이라고 말한다. 설명하자면 하나는 창조에서 주체는 하나님이라는 사실을 말하고 다른 하나는 창조의 방식과 관점을 말한다.   저자는 하나님이 창조세계 안에 자신의 지문을 남겨두셨기에 자신은 시공간의 시작과 관련하여 과학과 성경 기록 간에 존재하는 수렴점에 관점을 기울인다고 말한다. 하나님의 지문이라는 말은 빅뱅의 잔상이란 말을 닮았다. 빅뱅의 잔상이란 우주배경복사를 지칭한다. 과학의 관점을 고수하는 책과 창조론을 고수하는 책 사이에서 균형을 유지하는 저자의 글은 그래서 읽을 만하다. 이 책 다음에 어떤 책을 읽어야 할까? 이렇게 말하는 것은 책이 완결적이지 않아서 하는 말은 아니다. 하나의 관점을 취하지 않고 수렴점을 찾으려는 입장을 취하면 누구든 완벽한 관점을 제시할 수는 없다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/7336/55/cover150/k292434009_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=73365561벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17268817Sun, 10 May 2026 21:48:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17268817극지과학자가 들려주는 아라온과 떠나는 북극 여행 - 쇄빙선은 얼음을 어떻게 깰까요?
신동섭 지음 / 지식노마드 / 2017년 06월

[극지과학자가 들려주는 아라온과 떠나는 북극 여행]의 저자 신동섭은 우리나라의 첫 번째 쇄빙연구선인 아라온호의 연구장비 분야 총괄 건조감독을 한 인물이다. 국민 공모를 통해 탄생한 아라온(이란 이름)은 바다를 의미하는 우리의 옛말인 아라와 전부 또는 모두를 나타내는 온을 붙여 만든 말이다. 얼어붙은 바다를 항해하려면 얼음을 깨는 쇄빙 능력이 필수다. 쇄빙연구선은 연구 외에도 다른 배를 끌기도 하고 얼음에 갇힌 선박을 구조하기도 한다. 우리나라는 2010년 아라온 출항 전까지는 극지 연구를 위해 다른 나라의 쇄빙선을 빌려 연구를 해야 했다.   북극의 얼음이 녹으면서 북극 신항로가 열림에 따라 우리나라에서는 두 번째 쇄빙연구선을 기획하고 있다. 육상은 지진과 같은 특이한 상황이 발생하지 않는 한 늘 그 자리에 있지만 바다 위에 떠다니는 선박은 정지라는 개념과는 거리가 멀다. 바다는 항상 움직이기 때문에 마치 살아 있는 생명체와 같다. 바다 위에 떠 있는 아라온은 아주 작은 존재에 불과해서 항해사의 조정과 관계없이 파도에 따라 계속 움직이고 있다.   항상 날씨가 안 좋기로 이름난 남극의 중앙 해령은 거대한 외부의 힘이 배를 좌우로 엄청나게 흔드는 것 같은 곳이다. 북극은 우리나라처럼 북반구에 위치한다. 여름은 얼음이 너무 두꺼워 연구가 쉽지 않아 여름에 주로 북극해 탐사를 한다. 남극은 남반구에 위치하고 있어 우리나라와 계절이 반대이기 때문에 겨울에 주로 남극 탐사를 떠난다. 이때가 남극은 여름이라 그나마 얼음이 적다. 북극은 전 지구를 통틀어 가장 빠르게 더워지는 지역이어서 지구온난화 연구에는 최적이다. 영구동토층(permofrost)이란 2년 이상 연속하여 0°C 이하가 유지되는 곳을 말한다. 육상에서는 고위도 지역과 고산지대에 분포한다.   가스 하이드레이트는 메테인이나 에탄 등 탄소와 수소로 이루어진 탄화수소가 낮은 온도와 높은 압력에서 물 분자 내에 갇혀 얼음 형태로 유지되는 물질을 말한다. 러시아, 알래스카, 캐나다 등 육상 연구동토층의 하부와 일정 수심보다 깊은 전 세계 해역에서 발견된다. 자원 가능성 및 지질 재해와 환경 변화를 일으키는 요인이라는 측면에서 활발히 연구되고 있다. CTD는 conductivity, temperature, depth의 이니셜로 전도도, 온도, 깊이를 한 번에 측정할 수 있는 첨단 장비다.   아라온에 사용되는 CTD는 수십 10, 500m까지 사용 가능한 장비다. CTD는 전도도, 수온, 수심을 동시에 관측할 수 있다. 수심을 어떻게 잴 수 있을까? 10m가 깊어질수록 1기압식 수압이 증가한다. 압력 센서를 통해 압력을 재면 이를 깊이로 환산할 수 있다. 엽록소를 측정하는 형광계(fluormeter)라는 것도 있다. 엽록소를 검출할 수 있는 특정 파장대의 빛을 쏘고 엽록 소로부터 반사되는 양을 관측한다. 반사되는 양이 많을수록 전압 값이 올라가게 되어 이를 디지털화하여 정형화된 값으로 표현한다. 관측된 형광 성분은 엽록소의 양을 알 수 있어서 해양생물을 연구하는 연구원에게는 중요한 값이다.   바다 아래에는 육지처럼 평지도 있고 계곡과 산도 있다. 수심 몇천m의 해저면을 보려고 물속으로 들어갈 수는 없다. 배가 이동하면서 바닷속 해저면이 어떻게 생겼는지를 내려가지 않고 알 수는 없을까? 어떻게 이런 지형들이 있다는 것을 알 수 있을까? 이러한 호기심이 있었기에 지금 우리는 저 깊은 바다의 수심과 해저 바닥이 어떻게 생겼고 뭐가 있는지를 쉽게 알 수 있다. 음향측심기(ecosounder)가 개발되기 전에는 줄에 무거운 추를 매달아 바다 밑으로 내려 보내 추가 해저면에 닿았을 때 줄의 길이를 재 깊이를 측정했다. 이를 깊이 측정 측심(sounding)이라고 한다. 1913년에 독일의 물리학자 알렉산더 벰(Alexander Behm; 1880-1952)이 음향 측심기를 최초로 발명한 후 지금은 다양한 음향 장비를 이용해 물속에 직접 들어가지 않고도 다양한 연구가 가능하게 되었다.   알렉산더 벰이 음향측심기를 개발한 것은 1912년 타이타닉호 재난 사건 이후다. 바닷속 사용 장비들과 통신을 위해서 육상의 전파를 이용하는 것처럼 바다에서는 음파를 사용한다. 전파는 물속에 들어가면 높은 유전율과 전기 전도도 때문에 빠른 속도로 흡수가 되어 원거리 전송이 어렵다. 1,490년 레오나르도 다빈치에 의해 물속에서는 음파가 전송이 잘 된다는 것이 발견되었다. 음파에 의해 수중 목표의 방위 및 거리를 알아내는 장비를 소나(SONAR; SOund Navigation And Ranging)라고 한다. 한 곳의 물체를 전파를 이용하여 판독할 수 있는 레이더(RADAR; RAdio Detection And Ranging)와 같은 원리이다.   바닷속 해저면을 볼 수 있는 것은 음파 투과와 반사의 원리를 이용하기 때문이다. 음파를 발사해 반사되어 오는 음파를 분석하면 많은 정보를 얻을 수 있다. 특히 한 번에 많은 음파를 보내면 반사되어 오는 음파 신호도 많게 되며 그만큼 많은 정보를 얻게 된다. 아라온의 다중빔음향측심기는 한 번에 432개의 음파 신호를 순차적으로 보내고 받아 해저면을 그릴 수 있다. 반사되어 오는 시간과 반사 강도를 알면 지형의 모양과 지형의 강도 등을 알 수 있기 때문이다.   해저면이 바위일 경우 반사도가 강하지만 진흙과 같은 곳은 일부 흡수되고 반사되어 상대적으로 반사도가 약하다. 이런 음파 신호 반사 강도를 알기에 해저면이 어떤 재질로 이루어졌는지도 예측 가능하다. 음파 신호는 스넬의 법칙에 따라 물속에서 진행방향에 따라 일부는 반사되고 일부는 투과된다. 이때 매질을 통과하는 음파면의 진행 속도는 음파 속도에 따라 달라지며 이에 따라 음파는 굴절하게 된다. 이때 음파 속도가 정확하지 않으면 정확한 값을 측정할 수 없다. 이런 이유로 다중 음향 탐사시 실시간이 아니면 자주 음속 보정을 해줘야 한다. 배가 이동하는 지역의 온도, 염분도에 따라 음파 속도가 계속 변하기 때문이다.   북극 동 시베리아 해에서 제4기 빙하기에 존재했던 빙상의 흔적을 해저 지형 조사를 통해 세계 최초로 발견한 것은 다중빔음향측심기가 있었기에 가능한 성과였다. 다중빔음향측심기를 활용한 관측 데이터는 IBCAO(International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean)로 보내게 된다.   온실가스로 주로 이산화탄소와 메테인 가스를 이야기한다. 특히 메테인 가스는 이산화탄소보다 20배 이상 온난화에 영향을 미친다고 한다. 이러한 메테인 가스의 20% 이상이 북극 바다 아래 어딘가에 묻혀 있다고 한다. 북극 바다 아래 얼음처럼 굳어 있는 메테인 하이드레이트의 주성분이 메테인 가스다. 메테인 하이드레이트는 바다 속 미생물이 썩어 생긴 퇴적층에 낮은 온도와 높은 압력이 가해져 물과 함께 메테인 가스가 얼어붙은 일종의 고체연료라고 할 수 있다.   메테인 하이드레이트에 불을 붙이면 활활 잘 타기 때문에 에너지원으로 관심을 많이 받고 있다. 메테인 가스는 연소 시 석탄이나 석유에 비해 이산화탄소 발생량이 절반밖에 되지 않기 때문에 미래의 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만 이런 메테인 하이드레이트가 온도 상승으로 녹아 메테인이 대기 중으로 방출되면 온난화를 가속화할 수 있기 때문에 이런 메테인 하이드레이트가 어디에 어느 정도 매장되어 있고 온난화로 인한 수온 상승으로 어느 지역에서 어느 정도 메테인이 분출되고 있는지 아는 것은 중요한 부분이다.   북극 연구 항차 동안 곳곳에서 동시다발적으로 이루어지는 연구들을 한 곳에서 다 볼 수 있다면 얼마나 유용할까? 지금 배가 어디로 가고 있고 다음 연구 지점까지는 얼마나 시간이 남았을까? 현재 이 지역의 해수 관측 결과는 어떨까? 바깥의 대기 관측 결과는 어떨까? 바다 속으로 내려간 장비는 어디쯤 있을까? 현재 이 지역의 수심은 얼마나 될까? 파도가 제법 있는데 배가 어느 정도 흔들리는지? 지금 어떤 연구가 이루어지고 있는지? 이러한 다양한 궁금증들은 알아본 구축된 연구 종합 관리 시스템으로 해결한다.   여름이 지나 밤이 시작되는 시기 중 맑은 날씨의 밤하늘엔 환상적인 오로라가 펼쳐진다. 다른 연구원들은 해당 연구 항차가 끝나면 하선하여 한국으로 복귀하지만 장비 책임자는 모두 연구 항차가 끝날 때까지 아라온과 함께 해야 한다. 저자는 거의 매년 북극 연구 항차에 승선하면서 여러 차례 아라온 선상에서 오로라를 보았다고 말한다. 북극 탐사에 처음 생산하는 사람들은 북극곰과 오로라를 꼭 보고 싶다고 이구동성으로 말한다. 오로라는 자연이 만들어낸 가장 아름다운 빛 중 하나라고 한다. 지구와 태양은 거대한 자석과 같다. 태양에서 뿜어져 나오는 전기를 머금은 물질(플라스마)이 지구 자기장에 끌려 오고 높은 하늘에서 공기분자와 부딪히면서 빛을 내는 것이 오로라다. 하지만 이런 아름다운 북극 하늘도 온실가스로 앞으로 어떻게 변화할지 모른다.   가스가 계속 증가하면 열이 바깥으로 빠져나가지 못해 지구 온도가 상승하고 이에 따라 수온이 올라가게 된다. 수온 상승은 북극 바닷속에 잠들어 있던 메테인 가스를 대기로 방출하는 역할을 한다. 해빙이란 바다가 얼어서 만들어진 얼음이다. 남극의 빙하와 더불어 북극의 해빙은 천연 햇빛 반사기다. 남극에는 적당한 빙하가 있어야 하고 북극에도 적당한 얼음이 있어야 적당량의 태양빛을 지구 밖으로 반사하면서 지구 온도를 유지할 수 있다. 얼음이 줄어들면서 지구 밖으로 태양빛 반사량도 줄어드는 것을 막아보고자 하는 과학적 노력도 있다. 거대한 우주 거울과 인공 구름이 성공한다면 지구로 들어오는 빛의 일부를 차단할 수 있을 것이다.   북극이 다른 곳보다 더 빠르게 온도가 상승하는 이유로 해빙(海氷)이 해빙(解氷)되면 다른 지역보다 더 많은 태양에너지를 흡수하기 때문이다. 지구가 더워지면서 북극해 해양생태계에 심상치 않은 일들이 벌어지고 있다. 박테리아는 죽은 플랑크톤에서 메테인과 이산화탄소를 토해낸다. 이 가운데 일부는 메테인 하이드레이트로 얼고 수백만 톤의 해저 바닥에 숨어 고압과 차가운 바다에 갇혀 있다. 아라온의 가장 큰 역할 중 하나가 이산화탄소와 메테인 가스 방출량 측정을 비롯하여 과거 현재의 기후와 생태계를 연구하는 것이다.     ]]>https://image.aladin.co.kr/product/11249/32/cover150/k892531685_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=112493269벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17264947Fri, 08 May 2026 17:21:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17264947아무도 본 적 없던 바다 - 해양생물학자의 경이로운 심해 생물 탐사기
에디스 위더 지음, 김보영 옮김 / 타인의사유 / 2023년 08월

에디스 위더는 심해 생물 발광을 본 짜릿한 첫 경험을 잊지 못하고 힘들고 위험한 해양생물학자의 길을 계속 가는 사람이다. 저자는 심해 생물 발광을 불꽃 놀이 같다고 표현한다. 저자는 "불꽃은 여러 형체를 띤다. 그중 이전 것과 동일한 것은 아무것도 없으며 한 번 지나가면 다시는 똑같은 형상을 볼 수 없다. 반복은 시각적 메아리를 만든다. 그것은 음악적이 아니라 회화적으로 구현되는 주제의 변주다." 라고 말한다. 차가운 빛이라는 심해의 생물 발광은 지질학적 요인과 밀접한 관계를 갖는다. 심해의 생물 발광이란 유황, 메탄 등의 화학적 연료를 기반으로 형성된 열수구라는 지질학적 환경에 생물체가 적응한 결과물이기 때문이다.   저자는 우리가 화석연료를 태워 방출하는 막대한 이산화탄소의 상당량을 바다가 흡수해 탄소순환의 균형을 유지하지만 그로 인해 바다가 산성화되고 있음을 우려 한다. 저자는 이 행성은 살아 숨 쉬는 물의 세계이지만 그 세계를 가득 채우고 있는 것은 우리에게 완전히 생경한 생물들이어서 그들을 이해하기는 매우 힘들다고 말한다. 또한 깊은 바닷속까지 이어진 반짝이는 생명의 그물을 알지 못한 채 수면 위만 바라보는 것은 바다의 경이로움과 우리 존재를 가능케 하는 바다의 역할에 눈감는 것과 마찬가지라는 말을 한다.   저자는 많은 사람들이 깊은 바다에 서식하는 동물을 수면 가까이로 데려오면 급격한 수압 변화로 죽는다고 오해하지만 정작 더 치명적인 요인은 수압이 아니라 수온 변화라고 말한다. 부레처럼 공기로 채워진 공간이 있어서 부피가 폭발적으로 변하면 문제가 되겠지만 그런 기관을 갖고 있지 않는 많은 동물들에게는 압력의 변화는 그렇게 큰 피해를 주지 않는다. 반면 바다 부피의 약 90%를 차지하는 심해수는 매우 차가워서 평균 수온이 0 - 3°C밖에 안 된다. 그물로 심해 동물을 포획하여 따뜻한 표층수로 끌어올리면 그 동물들은 더운 수온에 익어버리고 만다.(83, 84 페이지)   생물 발광은 빨강색, 주황색, 노란색, 초록색, 파란색, 보라색 등 온갖 색을 띠지만 육지에서 멀리 떨어진 외해(open sea)에서는 파란색 빛이 압도적으로 많다. 물속에서 모든 것이 푸르게 보이는 것은 파란색의 물속에서 가장 멀리까지 전달되는 색이기 때문이다. 다른 색들은 파란색보다 먼저 분산되거나 흡수되어 점차 사라진다.(87 페이지) 이상하게 들릴 수도 있지만 사물의 색은 어떤 빛을 흡수하지 않는지에 따라 규정된다. 예를 들어 엽록소가 녹색으로 보이는 것은 광합성에 필요한 에너지를 얻기 위해 적색광과 청색광을 흡수하기 때문이다. 다시 말해 녹색 광자가 반사되어 우리 눈에 들어왔다는 것은 그것이 쓸모가 없어져 내버린 광자라는 뜻이다.   우리가 취하는 시각 정보 대부분은 거부된 광자 즉 반사된 빛의 형태를 띤다. 그러나 스스로 광자를 방출하는 생물 발광에는 이 일반 법칙이 적용되지 않는다. 이 생물 발광의 절대 다수가 푸른색이라는 사실은 왜 그렇게 많은 심해 동물이 붉은색인지를 이해하는 데 도움이 된다. 해수를 뚫고 내려온 햇빛도 청색광이고 생물 발광도 대개 푸른색이므로 심해 동물 대부분의 눈은 청색광만 볼 수 있게 진화했다.   인간이 잠수정을 타고 심해에 내려간 것은 뉴욕 동물 학회의 윌리엄 비브와 엔지니어 오티스 바턴이 최초였다. 그들은 1930년대 초 버뮤다 해역에서 바턴이 설계한 구(球) 모양의 철제 잠수정을 타고 35차례 심해를 탐험했다. 저자는 생물 발광이라는 빛에 대해 이야기한다. "빛을 만들어내려면 에너지가, 그것도 많은 에너지가 든다. 에너지는 생명을 움직이는 동력이며 결코 실없이 소비되지 않는다. 그렇다면 대체 왜 이 어마어마한 지출이 일어나고 있는 것일까? 그 장소는 왜 여기였을까?"(105 페이지)   표층수와 해저 사이의 허허벌판 같은 중층수에서는 포식자로부터 숨을 방도가 없다. 발각되지 않는 최선의 방법은 재빨리 어둠을 은신처로 삼았다가 해가 진 후에 다시 해수면 근처로 올라와 허기를 채우는 것이다. 바다에 사는 수많은 동물들이 이 전략을 쓴다. 그들은 일몰 후에 해수면으로 수직 이동했다가 해가 뜨기 전에 다시 내려간다. 이러한 동물 층이 너무 조밀하여 선박의 음파탐지기를 확인하면 수심이 얕아졌다가 다시 깊어지는 것처럼 나타날 정도다.(109 페이지)   처음으로 고감도 광 탐지장치를 해저로 내려 보낸 1950년대에 과학자들은 광 검출기에 기록된 수치를 보고 깜짝 놀랐다. 수중에 투과된 햇빛만 측정할 줄 알았던 조도계가 수심 300m 밑으로 내려가자 다른 빛을 기록하기 시작했기 때문이다. 처음에 연구자들은 기계가 고장 난 줄 알았지만 결국 그것이 생물 발광에 틀림없다는 결론에 이르렀다. 밝혀진 것은 잔잔한 바다보다 거친 바다에서 더 많은 섬광이 발생했다는 것이다.   흥미로운 점은 발광은 하나의 유형이 아니라는 사실이다. 포식자를 일시적으로 실명하게 하기, 먹이 유인, 짝짓기 등에서 서로 다른 밝기와 지속 시간, 패턴이 필요하기 때문이다. 저자는 어둠 속에 앉아 있는 것(잠수정에 앉아 칠흑 같은 어둠을 보는 것)이 정말 심해 생물체들에게 아무런 방해도 하지 않는 것인지 궁금해하기도 했다. 저자는 자신의 행동이 지적 호기심을 자극하는 일이었지만 동시에 지루하기 짝이 없는 과정이기도 했다고 말한다.   심해에 관한 뉴스나 다큐멘터리는 잠깐 화젯 거리가 될 뿐 장기적인 영향력을 갖지 못한다. 물론 소련이 관심을 기울이는 분야라는 점에서 생물 발광 연구 분야에 투자를 얻어내기도 했다. 이는 우주 사업과 비슷하다. 우주 사업을 일으킨 시발점은 대중의 관심이 아니라 정치적 이해 관계였다. 1960년대에 NASA가 백지 수표를 받을 수 있었던 것은 우주 경쟁에서 소련을 이겨야 한다는 인식 때문이었고 NASA는 대중을 겨냥한 최고의 광고와 마케팅에 그 자금 일부를 할애했다.   생물 발광은 잠수함의 존재를 노출시킬 수 있다. 따라서 소련과 미 해군은 언제 어디서나 아군 또는 적군의 잠수함이 탐지에 가장 취약해지는지 알기 위해 생물 발광 현상에 대한 예측력을 높이는 데 상당한 노력을 기울였다. 눈에 띄는 장벽이 전혀 없는 외해(外海; open sea)에서 다양성이 필요한 이유는 무엇이었을까? 그 답은 짝짓기다. 유성 생식의 성공 열쇠는 더 좋은 짝을 더 많이 유인하는 것이다. 어둠 속에서는 짝을 찾기가 더 어렵다. 이 때문에 처음에는 위장 수단으로 등장한 생물 발광이지만 짝을 유인하는 추가적인 용도가 개발되었을 것이고 이것이 유전적 격리의 경로가 되었을 것이다.   저자는 대중에게 과학을 효과적으로 알리려면 좋은 이야기로 만들어내야 한다고 말한다.(200 페이지) 그런데 과학자들도 연구의 중요성을 대중에게 알릴 방법을 찾아야 한다. 텔레비전이 그 목적을 달성하게 해줄 강력한 수단이라는 사실은 익히 알려진 사실이다. 대부분의 과학자들은 그러나 텔레비전을 신뢰하지 않는다. 스토리텔링을 위한 과장이 흔하고 그러한 과장은 대개 과학적 사실과 반대되기 때문이다.(196 페이지)   육지에서는 적외선 조명과 적외선 카메라의 조합으로 유용한 결과를 내지만 적외선이 물에 완전히 흡수되어 무용지물이 되는 심해는 사정이 다르다. 육지에서는 겁이 많은 동물을 먼 거리에서 촬영하기 위해 망원렌즈를 사용할 수 있지만 물에서는 불가능하다. 빛을 산란시키는 물의 특성 때문에 선명한 사진을 얻으려면 피사체에 매우 가까이 다가가서 촬영해야 한다.   저자는 귀 기울일 말을 많이 한다. 자연사 다큐멘터리의 명목상 목표는 시청자에게 자연세계에 관해 알려주는 것이지만 제작을 가능케 하는 상업적 목표를 달성하려면 시청자의 이목을 끌고 즐거움을 주어야 한다. 자연사적 사실의 열거 이상의 무언가가 있어야 한다는 뜻이다. 무엇보다 이야기가 있어야 한다.(206 페이지) 자연사 다큐멘터리가 관객을 잃게 만드는 두 가지 요소는 지루함과 부정직이다. 안타까운 일이지만 통계적으로 편성에 더 치명적인 것은 전자다. 즉 제작자는 가능한 한 극적인 장면을 만들어내야 한다는 엄청난 압력을 받는다.   “그들은 왜 얼지 않나요?” 이것은 햇빛도 없고 수온이 0°C 가까이 내려가는데 왜 물고기들이 얼어 죽지 않느냐는 질문이었다. 저자에 의하면 이에 답하려면 지구의 뜨거운 핵과 얇은 해양 지각, 해류의 순환 패턴, 염분에 의한 어는점 내림 현상 등 복잡한 설명이 필요하다. 즉 예리한 질문이라고 할 수 있다. 이 부분에서 말할 수 있는 점은 해양지각이 대륙지각보다 얇은 지질학적 이유다. 해양지각은 섭입 작용을 통해 두께가 무한정 커지지 않는 구조를 가지고 있기 때문에 대륙지각에 비해 얇다. 얇은 지각은 지구 내부의 열이 해수로 훨씬 효율적으로 전달되는 요인이다.   1998년 미국과 쿠바는 적대적인 관계였지만 해양 과학 연구 분야에서는 제한적인 협력이 이루어졌다. 카리브해 해양연구소(CMRC)는 1998년부터 미국에 기반을 둔 다른 NGO보다 앞장서서 쿠바 정부의 허락을 받아 쿠바 해안 지역에서 공동 연구를 수행했다. 책에는 저자가 흡반이 발광포로 진화한 문어를 목격한 기록이 나온다. 이를 계기로 카리브해 심해 탐사를 하게 된 저자는 쿠바의 지도자 피델 카스트로와도 만나게 된다. “그들은 왜 얼지 않나요?“는 바로 카스트로가 한 질문이다.   저자 일행이 쿠바 해역 수중 탐사 허가를 받을 수 있었던 것은 촬영감독 엘 기딩스와 피델 카스트로의 개인적 친분 덕분이었다. 그 친분은 스쿠버 다이빙과 해양 탐사에 대한 공통된 관심에서 비롯되었다.(216 페이지) 저자는 카스트로가 지식을 과시할 때도 많았지만 거기에서 그치지 않고 새로운 것을 배우려고 노력했다고 말한다.(219 페이지)   생물 발광으로 짝을 유인하는 방법은 그 빛이 포식자에게도 쉽게 눈에 띈 단점이 있다. 그러나 오래 지속된 빛 구름을 방출하는 방식으로 진화하여 빛과 자신의 몸이 물리적으로 떨어져 있게 할 수 있다면 문제가 해결된다. 저자는 수백 개의 생물 발광에 둘러싸이면 빛의 교향곡에 푹 빠져 있는 기분이 들 것이라고 말한다. 식물성 플랑크톤 형태의 식물은 표층수에서 생장하다가 죽으면 깊은 곳으로 가라앉거나 해파리, 갑각류, 오징어, 어류 같은 포식자에 의해 심해로 운반되어 사체나 배설물의 형태로 다른 생명체들에게 귀중한 식량이 된다.   심해 서식자들에게 그것은 하늘에서 내려오는 기적의 만나와도 같다. 그러나 해저까지 내려오는 도중에 많은 동물들이 먹어치우기 때문에 처음에는 폭우처럼 쏟아지지만 바닥에 도착할 때는 이슬비처럼 되고 만다. 따라서 깊은 곳으로 내려갈수록 동물의 수와 크기가 줄어든다. 바다 눈이란 말을 만든 사람은 윌리엄 비브다. 저자는 바다 눈 역시 발광한다고 말한다. 저자에 의하면 그 원인은 논란의 여지가 있지만 세균에 의한 것이다.   심해 해저에는 바다눈 외에 또 다른 식량 공급원이 있다. 죽은 생물의 유해다. 이 먹이 선물 세트는 데드폴(deadfall)이라고 불리며 그 중 가장 큰 선물인 웨일 폴(whale fall)은 치열한 경쟁이 이루어지는 노다지다. 한 조각의 바다가 어떻게 작동하는지를 더 잘 이해하는 것은 어떻게 지구라는 우주선(宇宙船)이 움직이는지를 이해하는 것과 직접적으로 관련된다. 발명가, 건축가, 시스템 이론가, 미래학자 등 다양한 직함을 가진 벅민스터 풀러의 이 표현은 한정된 자원을 가진 하나의 생물계에 산다는 것이 무엇을 의미하는지 보여준다.   우리가 우리의 생명유지장치를 복구할 수 없을 정도로 망가뜨렸다면 아슬아슬한 순간에 보급선이 나타나 우리를 구해 줄 가능성은 없다. 그렇게 우리 세계가 어떻게 작동하는지를 이해하는 것이 중요하지만 우리는 그렇지 않은 역사를 이미 숱하게 경험했다. 우리 인간은 우리가 가진 것의 가치를 그것이 사라지고 나서야 깨닫는 실로 불행한 경험을 반복해 봤다. 전 세계적인 어업 붕괴는 그 수많은 예중 하나일 뿐이다. 인간에게는 관점을 바꾸는 놀라운 능력이 있다.   우리는 세포의 내부작용이나 원자보다 작은 입자의 역학에 초점을 맞출 수도 있고 시야를 확장하여 무한한 우주를 상상할 수도 있다. 필요에 따라 초점을 조정하는 능력이 바로 우리의 초능력이다. 바로 지금 지구에 사는 우리가 미래를 보장받으려면 무엇이 생명을 가능케 하는가에 초점을 맞추어야 하며 이는 우리가 새로운 눈으로 생명을 바라볼 수 있어야 한다는 것을 의미한다.   ]]>https://image.aladin.co.kr/product/32204/19/cover150/k782834529_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=322041937벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17261036Wed, 06 May 2026 18:30:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17261036심해전쟁
사라 치룰 지음, 박미화 옮김 / 엘도라도 / 2011년 08월

심해의 천연자원은 지구의 마지막 천연자원으로 여겨진다. 빼놓을 수 없는 것이 메탄 하이드레이트와 망간 단괴다. 메탄 하이드레이트는 미생물의 분해로 생긴 메탄의 가스 분자가 기온이 낮은 심해에서 강한 압력을 받아 얼음과 같은 고체 상태로 변한 것을 의미한다. 로스트 시티와 같은 열수구 주변의 심해저 퇴적층에는 메탄을 포함한 가스가 풍부하게 존재하는 경우가 많다. 열수구는 지구 내부의 메탄을 심해로 공급하는 통로 역할을 한다. 로스트 시티는 일반적인 화산 열수구와 달리 탄산염암으로 이루어져 있다. 불타는 얼음으로 알려져 있는 메탄 하이드레이트는 섭씨 4°C까지만 고체 상태를 유지할 수 있다.   4°C가 넘으면 메탄 하이드레이트는 녹는다. 그렇게 되면 엄청난 양의 메탄가스가 분출되어 바닷물의 화학적 균형이 파괴될 것이고 대기 중으로 대량의 메탄가스가 방출될 것이다. 그러면 지구온난화가 몇 배로 가속화될 것이다. 물이 4°C에서 가장 무거운 것과 메탄 하이드레이트가 4°C까지에서 고체 상태를 유지할 수 있는 것 사이에는 묘한 관계가 있다. 물이 온도가 낮아질수록 육각형의 구조가 많이 생겨 메탄 분자를 가둘 수 있는 공간이 생기는 것이다. 고체 상태인 하이드레이트는 퇴적물 입자 사이를 채워 해저 지반을 단단하게 한다.   물 분자가 다른 물질의 분자와 결합한 수화물(水化物)을 의미하는 하이드레이트란 흔히 저온, 고압 상태에서 가스와 물이 결합한 고체 형태의 가스 하이드레이트를 의미한다. 국제법 전문가들은 미래의 해저 전쟁에 대해 우려하고 있다. 심해라는 낯선 세계를 연구하는 사람들과 새로운 산업을 개발하려는 사람들 사이에서 다툼이 일어나고 있다.   사라 치룰(Sarah Zierul: 1978-)의 [심해전쟁]은 이런 문제를 다룬 책이다. 심해는 왜 깊은가? 지구의 지각판이 서로 충돌하거나 한판이 다른 판 아래로 들어가는 곳에서 땅이 꺾이며 끔찍한 깊이가 만들어지기 때문이다. 통일된 정의는 없지만 해양학자 대다수가 수심 1000m부터를 심해로 규정하고 있다. 미국 해양대기관리국은 대기 밖의 우주 공간인 outer space에 견주어 심해를 innee space라고 칭했다. 연구원들은 잠수 로봇을 ROV라고 부른다. 원격조정 이동장치를 뜻하는 remotely operated vehicle의 약자다.   Bathyal은 수심 200m 이상의 심해를 일컫는다. 수심 200m 지점부터는 바람과 날씨의 영향을 받지 않고 광합성 작용에 필요한 햇빛이 도달하지 못하기 때문에 해양 식물이 자랄 수 없다. 따라서 수심 200m 이상의 바다에서는 동물과 박테리아, 바이러스, 단세포 동물들만 산다. 해양학자들은 수심 1000m 지역을 abyss 즉 심해라고 부른다. 어비스는 심해 또는 바닥이 없다는 의미의 그리스어 아비소스에서 유래했다. 1000m 부근까지의 바다는 보라빛이 감도는 짙푸른 색이었다면 1000m 이하부터는 칠흑 같이 까맣다.   수심 6천m 이상의 바다는 hadal 즉 초심해 대라고 부른다. 지하 세계를 의미하는 hades에서 유래했다. 1934년 윌리엄 비브는 구형(球形) 잠수함을 타고 수심 923m까지 잠수했다. [반 마일 아래에서]라는 책에서 비브는 "이 세계를 직접 본다면 영원히 기억 속에 남을 것이다. 추위와 외로움, 영원한 어둠, 무엇보다 그곳에 사는 생명체의 형용할 수 없는 아름다움 때문에"라는 말을 했다. 사람들은 오랫동안 비브의 기록을 과장된 상상력의 결과라고 폄하했지만 그의 말이 옳다는 것이 입증되었다.   비브는 해가 비치지 않아 어둡지만 발광 생물로 인해 드문드문 빛이 나는 심해를 어둡지만 드문드문 별이 빛나는 밤하늘에 비유했다. 1977년 Alvin호에 의해 블랙 스모커가 발견된 이래 해양학은 변혁에 변혁을 거듭했다. 심해저에는 식물이 자랄 수 없기 때문에 그곳에 사는 동물들은 먹잇감을 찾아 사냥을 나서거나 표면에서 가라앉는 것(marine snow; 바다의 눈)을 먹고 살 수밖에 없다. 바다의 눈이란 바다 표층에서 살다가 죽은 플랑크톤, 물고기, 동물의 사체, 배설물, 점액들이 뭉쳐 심해로 떨어지는 찌꺼기를 의미한다.   블랙 스모커 주변의 박테리아는 황화수소를 에너지원으로 이용해 탄소 물질로부터 유기적인 결합물을 생성한다. 학자들은 이런 과정을 화학합성이라고 부른다. 화학합성의 발견으로 지구 생명체에 대한 새로운 지식의 장이 열렸다. 대륙판이 갈라진 화산지대는 블랙 스모커가 형성되기에 좋은 곳이다. 학자들은 환태평양 조산대에 블랙 스모커가 많이 존재할 것이라 추정한다. 이 책에는 오류도 있다. 대서양 중앙해령의 열수구를 로스트 시티가 아닌 블랙 스모커라고 부른다고 하는 것도 그 중 하나다.   블랙 스모커가 화산활동에 의해 가열된 고온(400°C)의 검은 유체를 뿜어내는 곳이라면 로스트 시티는 하얀 탄산염 구조로 사문석화 작용으로 만들어지는 곳으로 70~90°C에 이르는 맑은 알칼리성의 물을 뿜어낸다. 사문석화 작용이란 맨틀에서 올라온 초염기성 암석인 감람암이 저온에서 물과 만나 사문석 광물로 변하는 현상을 말한다. 이 과정에서 대량의 수소와 메탄, 수산화이온이 발생한다. 수산화이온이 물을 강알칼리성으로 만든다.   오피올라이트에도 감람암이 있다. 원래 상부 맨틀 즉 지하 깊은 곳에 위치하여 물과 거의 만나지 않으나 지질학적 변동을 통해 물과 만난다. 지각 하부의 맨틀(감람암)이 상승하여 해수와 만나거나 지각의 균열을 통해 해수가 스며들어 물과 만난다. 2007년 러시아가 4000m 깊이의 북극점 심해에 자국 국기를 꽂은 일이 있다. 미국이 달에 자국 국기를 꽂은 것에 비유되는 사건으로 북극권 자원 경쟁에서 우위를 과시하려는 의미를 지닌 행동이다.   러시아 탐사대는 국기만 꽂은 것이 아니라 해저에서 지질학적 표본을 채취하기까지했다. 북극 해저가 러시아 영토에 속한다는 사실을 국제법상으로 증명하기 위해서였다. 2015년 러시아는 유엔에 북극해에 대한 영유권 신청을 제출했다. 결과는 기각이었다. 블랙 스모커가 금과 은 산업에 대한 새로운 희망이라면 망간 단괴는 전자와 철강 산업의 새로운 희망이다.(120 페이지) 지금은 예전과는 달리 마음대로 망간 단계를 조사하거나 채취할 수 없다. 1994년부터 발효된 국제해양 법 협약은 공해 해저에 대한 지금까지의 인식을 확 바꿔놓았다.   해저 문제를 전문적으로 담당할 기관도 창설되었다. 바로 국제 해저기구다. 상업적 채굴 규칙이 최종 완료되지 않아 상업 채굴은 아직 시작되지 않았지만 2026년경 시작될 것으로 보인다. 망간 단괴에 붙어 있는 미세하고 고운 입자의 슬러지(강이나 바다 물 밑에 퇴적되어 있는 부드러운 흙)는 잘 떨어지지 않는다. 그래서 진공 장치로 빨아들인 뒤 깨끗이 씻어 다시 바닷물에 집어넣는다. 이 고운 흙은 물속에서 거대한 흙먼지를 일으킨다. 심지어 100km 떨어진 곳에서도 해저 흙먼지를 볼 수 있다고 한다.   심각한 문제는 이런 흙먼지 무리가 햇빛을 가려 플랑크톤의 성장을 방해한다는 점이다. 바닥에 가라앉는 속도가 아주 느린 해저 슬러지가 물고기의 아가미나 위에 흡착될 가능성도 높다. 이러한 슬러지는 바다 전체에 확산될 위험이 크기 때문에 해양생물이 떼로 죽을 수도 있다. 망간 단괴를 채취하기 위해 포착 장치와 흡입 펌프가 움직일 때마다 넓은 지역에서 흙먼지가 일어난다. 그 결과 좀처럼 사라지지 않는 대형 해양 슬러지가 생긴다.   해양학자들은 단지 망간 단괴 아래의 해저 토양을 갈아엎었을 뿐이었지만 본격적으로 망간 단괴 개발이 진행되면 해저 토양이 파괴될 뿐 아니라 망간 단괴도 사라진다. 그렇게 되면 망간 단괴에 붙어 사는 동물들은 모두 자취를 감추고 만다. 그 결과 상상을 초월할 정도로 많은 생물들이 멸종할 것이다. 심해에서 학자들은 설명할 수 없는 신기한 현상을 경험하게 된다. 그들은 수천 m 아래 암흑 속에서 깜빡이는 불빛을 발견하곤 한다.   불빛에 가까이 다가가 보니 동물이 빛을 발산하고 있었다는 말이 잇따른다. 1930년대에 심해를 잠수했던 윌리엄 비브는 어둠에서 빛을 발하는 횃불을 보았다고 묘사했다. 현대적 실험 장비의 도움으로 수수께끼 같은 현상의 비밀이 풀렸다. 우리는 이 현상을 생물 발광이라 부른다. 생물 발광은 동물의 몸 속에서 발생하는 화학적 반응에서 생긴다. 빛을 발산해 에너지를 소비하는 것이다. 공생하는 박테리아의 작용에 의해 빛을 발산하는 동물도 있다. 육지에서 나타나는 반딧불이의 생물 발광 현상보다 심해의 생물 발광 현상은 더 다양하고 강하다.   심해 동물의 발광 현상은 생존 수단이자 의사소통 수단이다. 심해 동물의 80 ~ 90%가 빛을 발산하지만 발견된 것은 극히 일부에 지나지 않는다. 심해 생물 대부분이 앞을 볼 수 없다는 의견이 지배적이지만 사실은 그렇지 않을 수도 있다. 앞을 못 본다면 어둠 속에서 빛을 발사할 필요도 없지 않을까? 해양생물의 종류가 수억 아니 수천만이라고 해도 그 수는 육지 생물의 여덟배나 된다. 육지는 160만 종의 생물이 살고 있다. 그 중 50만 종은 생물이고 동물의 80%는 곤충이다.(185 페이지)   해양학자들은 환경 오염은 물론 기후변화가 바다에 미치는 영향도 대략적으로 파악했다. 수온과 해저 온도의 상승으로 산호초가 죽고 따뜻한 지역에 서식하는 물고기가 수온이 낮은 지역으로 영역을 넓혀 생태계의 균형이 무너질 것이며 메탄 하이드레이트도 용해될 것이다. 이산화탄소가 함유된 공기를 다량으로 흡수하여 바다의 수소 이온 농도가 산성으로 바뀌었다. 그 결과 껍질과 뼈를 만들기 위해 약알칼리성의 물이 필요한 패류와 갑각류가 생존의 위협을 받고 있다.   대기 중에 이산화탄소 증가로 바닷물이 탄산수처럼 변했다. 바닷물이 산성으로 변한 탓에 바다 동물들은 뼈를 만들 수 없게 되었고 바다 동물의 먹이사슬 전체가 위험에 빠졌다. 저자는 지금까지 경계선을 둘러싼 분쟁은 대부분 육지에서 발생했으나 이젠 바다로 무대로 옮겼다고 한다. 접근할 수 없던 바다 속 깊은 곳에서 새롭게 유전이 발견될 때마다 해안 경계선 문제가 뜨거운 감자로 떠오른다고 한다.   21세기 초반부터 누가 바다 속 보물을 차지하느냐를 두고 천연자원에 굶주린 국가들끼리 다툼을 벌이고 있다. 망간 단괴가 집중 분포하는 지역의 해류의 움직임은 1초당 4cm 정도로 걷는 속도보다 훨씬 느리다. 해저 퇴적층이 쌓이는 속도보다 망간 단괴의 성장 속도가 훨씬 느린데도 망간 단괴가 해저 퇴적층 위에 있다. 그 이유는 해저 면에서 사는 작은 생물들이 퇴적물을 파헤치거나 섭식 활동을 하기 때문이고, 심해의 느린 해류가 단괴 주변의 퇴적물을 쓸어가 버리거나 단괴를 가볍게 뒤집는 역할을 하기 때문이다.   해저에는 육지와 완전히 다른 종류의 세균과 바이러스가 살고 있다. 해저 미생물은 완전히 다른 환경에 적응한 것이다. 그들은 얼음 같이 차가운 북극에서도, 뜨거운 블랙 스모커의 열광에서도 살고 있다. 넓은 심해저와 산호초에서도 산다. 한 마디로 어디서나 미생물을 발견할 수 있다. 미생물은 토양을 비옥하게 하여 생물체가 살 수 있게 만들어준다. 해양 미생물학자들의 가장 중요한 목표는 미생물의 유전자를 밝혀내는 것이다. 유전자 코드를 알면 효소와 유효 성분을 쉽게 구분할 수 있으며 언젠가는 실험실에서 유효 성분을 재생산할 수 있다.   그렇게 되면 심해에 피해를 주지 않고도 실험실에서 심해의 생물학적 원료를 키울 수 있다. 자연을 파괴하지 않고 심해의 생물학적 원료를 이용할 수 있다는 것, 바로 이것이 심해개발이 광물 및 석유산업과 결정적으로 다른 점이다. 해저 열수 유체 및 광물화 분야의 세계적인 전문가 코넬 드 롱드는 우리 아이들의 미래는 해저에 있다고 말했다. 전 세계 영해 면적의 1.6%만이 자연보호구역으로 설정되어 있다고 한다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/1278/65/cover150/8901128225_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=12786554벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17257357Mon, 04 May 2026 19:50:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17257357게이뤼삭이 들려주는 물 이야기
임수현 지음 / 자음과모음 / 2010년 09월

물은 스스로 깨끗해질 수 있다. 오염되었다 해도 흐르면서 호기성 미생물들의 도움을 받아 스스로 정화될 수 있다. 뿐만 아니라 땅과 대기로 순환하면서도 정화된다. 지구는 커다란 정수기인 셈이다. 게이뤼삭(1778-1850)은 프랑스의 화학자이자 물리학자이다. 수소와 산소가 물을 생성할 때 반응 부피 비가 2대 1이라는 사실을 찾아낸 과학자다. 증발은 바다에서만 일어나는 것이 아니라 지표면 어디에서나 일어난다. 물은 새로 만들어지는 것이 아니라 우리 생활 속에서 계속 순환한다. 비, 눈, 우박 등을 모두 합해 하늘에서 내리는 물의 양을 강수량이라 하고 지구 표면에서 증발이 일어난 물의 양은 증발량이라 한다.   너무 오염이 많이 된 물은 죽은 물이 되어 증발하지 않고 순환도 못하게 된다. 사용한 물을 자연으로 돌려주고 다시 사용하려면 순환이 잘 일어나도록 오염시키지 말아야 한다. 우리가 사는 지구의 대기권은 크게 네 개의 층상 구조로 이루어져 있다. 지표에서 가까운 곳에서부터 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 구분된다. 우리가 주로 생활하는 곳은 대류권이다. 대류권에서는 지표에서 위로 올라갈수록 기온이 낮아져서 대류 현상이 일어난다. 찬 공기와 뜨거운 공기가 만나면 찬 공기는 하강하고 더운 공기는 상승한다. 차가운 공기가 아래층에 있고 더운 공기가 위층에 있는 것이 정상적이어서 안정층이라고 한다.   위층의 기온이 더 낮고 아래층의 기온이 더 높은 곳을 불안정 층이라고 한다. 불안정층은 안정되지 않았기 때문에 계속해서 더운 공기와 찬 공기가 자신들의 정상적인 위치로 가기 위해 위아래로 순환을 하게 된다. 이를 대류 현상이라고 한다. 대류 권에서는 대류 현상만 일어나는 것이 아니다. 눈, 비, 우박이 하늘에서 내리는 것을 우리는 기상 현상이라고 한다. 기상 현상도 대류권의 특징이다. 대류권보다 더 높은 성층권 이상에서는 구름이 없다. 구름이 만들어지지 않으니 눈이나 비가 내리지 않는다. 성층권, 중간권, 열 권에서는 구름이 없어 비나 눈도 내리지 않는다.   기상 현상은 대류권에서만 일어난다. 기상 현상이 일어나는 원인은 무엇일까? 바로 물이다. 물이 구름을 만들고 비도 내리게 한다. 지구에 물이 없다면 기상 현상은 없는 것이다. 구름과 비와 눈은 모두 물인데 서로 어떻게 다른지 생각해볼까? 증발과 끓음은 어떻게 다를까? 증발은 물의 표면에서 수증기가 되는 것이고 끓음은 물의 내부에서 끓는 온도가 되어 수증기로 변하는 현상이다. 빨래가 마른다든가 마당에 뿌린 물이 없어지는 것을 증발이라고 하고 차를 마시기 위해 물을 끓이는 경우를 끓음이라고 한다.   지구 곳곳에서는 증발이 일어난다. 물론 지구의 70% 정도를 차지하고 있는 바다에서 가장 많은 양의 물이 증발한다. 물은 증발하면 공기 중으로, 하늘로 여행을 간다. 지표면에서 증발로 인해 수증기가 된 물은 공기를 타고 하늘을 향해 올라간다. 하늘을 향해 올라가면서 조금씩 기온이 낮아지게 된다. 기온이 낮아져서 찬 공기와 만나게 되면 수증기는 다시 물이 된다. 하늘에서 수증기가 다시 물이 되는 현상을 수증기 응결이라고 한다. 수증기들이 올라가다가 어느 높이에서 응결이 되면 다시 물이 된다는 것이다. 작은 물방울이 된 수증기들은 서로 뭉쳐서 구름을 이루게 된다.   구름은 하늘에 떠 있는 물방울들인 셈이다. 구름을 이루고 있는 물방울들이 서로 뭉쳐서 무거워지면 지표로 떨어지게 된다. 이것을 비라 한다. 지역에 따라 구름의 상층부는 물일 수도 있고 얼음 알갱이로 되어 있을 수도 있다. 기온이 급격히 낮아져서 하늘로 여행을 하던 수증기가 물이 되는 경우도 있지만 기온이 영하일 경우에는 작은 얼음 알갱이들이 된다. 구름이 물방울로 이루어진 경우도 있지만 작은 얼음 알갱이들인 빙정으로 이루어질 수도 있다. 빙정이 내리게 되면 눈이 되는 것이다. 빙정은 내리다가 녹을 수도 있다. 하늘에서 빙정이 떨어지다가 녹게 되면 다시 비가 되어 내리는 것이다.   얼음이 떠 있는 찬 얼음물을 생각해 보자. 공기 중의 수증기가 차가운 컵 표면을 지나가면서 물방울이 된다. 안개가 생긴 새벽은 전날과 비교하여 일교차가 큰 편이다. 전날 증발이 활발하여 수증기를 많이 머금은 공기는 새벽이 되면서 온도가 급격히 하강하면 수증기를 다시 공기 중으로 돌려줘야 한다. 공기는 기온이 높으면 수증기를 많이 머금을 수 있지만 기온이 낮아지면 수증기를 조금만 가져야 한다. 새벽에 기온이 낮아져서 공기 중에 수증기가 응결하여 생긴 물방울이 이슬이다.   해가 떠오르게 되면 기온이 다시 올라가게 되고 이슬과 안개는 공기 중으로 다시 돌아간다. 수증기는 기체이다. 물이 얼면 부피가 커지듯 바위 틈에 고인 물도 얼게 되면 부피가 커져 바위를 조금씩 부서지게 한다. 바위 틈 사이에서 자라는 식물의 뿌리도 바위에 작은 균열을 생기게 한다. 너무 거대하고 단단해서 언제나 그 자리에 그대로 있을 것 같은 바위도 물, 식물 뿌리 등에 의해 부서진다. 지역에 따라 지하수에는 이산화탄소가 많이 녹아 있을 수 있다. 이산화탄소가 녹아 있는 지하수는 바위를 조금씩 녹일 수 있다. 비가 와서 한 곳에 똑똑 떨어지는 빗물이 바위를 파이게 할 수도 있다.   모래알이나 흙 먼지를 일으키는 바람도 바위를 가만 두지 않는다. 자꾸 자꾸 바위를 작은 돌멩이가 되도록 부서뜨리려고 한다. 물론 오랜 세월이 흐르면서 조금씩 일어나는 작용이다. 바위가 모래알이 되어가는 과정을 풍화라고 한다. 풍화는 바람 때문만에 일어나는 것은 아니다. 풍화의 원인은 물과 공기이다. 비가 내리면 물은 산 위에서부터 아래로 흐르게 된다. 구름에서부터 지표면으로 떨어진 물들의 바다를 향한 여행이 시작되는 것이다. 물들은 조용히 흐를 때도 있고 무섭도록 빠르게 흐를 때도 있다. 돌멩이들을 움직인다. 사람들이 옮겨주지 않아도 돌들은 그 자리에만 있는 것이 아니다.   물은 운반작용도 하는 것이다. 물의 운반작용으로 인해 아래로 내려가던 돌들은 이리저리 부딪히면서 더 작아지고 매끈해진다. 처음에는 모가 난 돌이었지만 모가 난 부분이 먼저 부딪히고 부서지면서 매끈한 돌이 되는 것이다. 물은 돌이나 흙을 조금씩 움직여서 어디로 데려다 놓으려고 하는 것일까? 산 위에서 출발한 물의 목적지는 바다이니 바다에 데려다 놓는 것이다. 산 위에서 바다로 갈수록 돌멩이들이 이리저리 물과 함께 부딪히고 부서지면서 입자가 작아지니까 바다에는 모래와 같은 흙이 많은 것이다.   물의 속력이 빨라지면 주변의 작은 돌이나 흙과 부딪히는 힘이 커지게 된다. 그러면 물이 흐르면서 주변을 깎는 작용을 하게 된다. 이를 침식작용이라고 한다. 침식작용은 흐르는 물이나 빗물, 바닷물, 빙하에 의한 것일 수도 있고 바람에 의한 것일 수도 있다. 물의 흐름이 느려지면 에너지가 작아지기 때문에 운반하기에 힘이 들어 운반하던 것들을 내려놓는다. 물은 상류를 지나 중류와 하류로 가면서 평지를 지나가게 된다. 평지에서는 하천의 기울기가 급하지 않으므로 물의 속력은 느려진다. 하류 쪽으로 가면서 운반하던 알갱이들을 어느 한 곳에 내려놓게 된다. 이를 퇴적이라 한다.   한곳에 모인 알갱이들은 서로서로 엉겨 붙고 다져지면서 새로운 지형을 만들 수 있다. 침식작용에 의한 지표의 변화는 주로 상류지역에서 발견될 수 있다. 폭포와 V자 계곡이 그것이다. 이들은 물이 아래쪽으로 급하게 흐르면서 깊게 패인 것이다. 퇴적 작용에 의한 지표의 변화는 하류 지역에서 주로 많이 발견된다. 삼각주가 그 한 예다. 삼각주는 지류에 있던 물이 해양으로 유입되면서 토사가 삼각형 모양으로 퇴적되는 지형을 말한다. 중류지역에서 침식과 퇴적이 함께 일어나는 예도 있다. 곡류의 안쪽은 물의 흐름이 느려지고 바깥쪽은 빨라진다. 느린 곳은 퇴적이 일어나고 빠른 곳은 침식이 일어난다.   지하수도 동굴을 만들 수 있다. 석회암 지대에 이산화탄소가 녹은 지하수가 흐르게 되면 석회암이 용해되어 석회암동굴이 생긴다. 지하수뿐 아니라 빙하, 해수, 바람도 침식과 퇴적 작용을 통해 지표를 변화시킨다. 지표의 변화에 가장 큰 영향을 미치는 것은 흐르는 물이다. 식물이 물을 너무 많이 마셨을 경우에는 잎의 뒷면에 있는 기공을 통해 물을 밖으로 내보낼 수 있다. 물은 하늘, 대기, 지표, 지하에 존재하며 세상을 감싸고 있을 뿐 아니라 기상 현상을 일으키기도 하고 지형을 바꾸기도 한다.   세포의 주성분이어서 생물체의 몸을 이루기도 하고 체온 유지와 같은 생명 유지에 필요한 기능을 하기도 한다. 벌써부터 물에 대한 고마운 마음이 생기기 시작한다. 들을 수 있는 상태와 딱딱하게 굳은 상태의 다른 점은 무엇일까? 흐를 수 있는 상태는 모양이 일정하지 않다. 굳어진 상태는 모양이 일정하다. 물이 수증기로 변할 때 부피는 거의 1700배 증가한다고 한다. 물은 얼음이 될 때, 수증기가 될 때 모두 부피가 증가한다. 분자끼리의 거리가 멀어진다는 것은 분자 운동이 활발해진다는 것이다.   고체 상태의 물질을 가열하면 물질은 에너지를 흡수한다. 분자 사이의 거리가 점점 멀어지면서 분자끼리 서로 당기는 인력은 약해지고 분자 운동은 활발해진다. 기체를 냉각시키면 물질은 에너지를 방출한다. 에너지를 방출함에 따라 분자 운동이 둔화된다. 분자끼리의 인력이 강해지고 분자와 분자 사이의 거리도 가까워진다. 주전자에서 나오는 김은 액체 상태다. 그 액체 상태의 물방울들이 공기 중으로 흩어지면서 수증기가 되는 것이다. 고체가 액체의 과정을 거치지 않고 기체가 되는 것을 승화라고 하고 기체가 액체 과정을 거치지 않고 고체가 되는 것도 승화라고 한다.   나프탈렌은 승화성 물질이다. 고체에서 바로 기체가 되어 옷 구석구석에 스며들어 방충제 역할을 한다. 만일 나프탈렌이 고체에서 액체가 되는 과정을 거친다면 흘러 옷을 망가뜨리게 될 것이다. 냉동실의 성에는 기체가 바로 고체가 되는 것이다. 어떠한 상태 변화든지 반드시 동반되는 과정이 있다. 열의 출입이다. 우리가 마당에 뿌리는 물은 우리를 시원하게 해주지만 이글루 위에 뿌리는 물은 이누이트들을 훈훈하게 해준다. 더운 여름에 뿌린 물은 곧 증발한다. 하지만 이글루에 뿌린 물은 얼게 된다. 기온이 영하일테니까. 여름에 마당에 뿌리는 물은 기화하는 것이니까 열을 흡수한다. 이글루에 물을 뿌리면 물이 언다. 물이 얼면서 열을 방출한다. 이글루 안은 방출된 열 때문에 훈훈해진다.   겨울철의 서리는 승화에 해당한다. 공기 중의 수증기가 액체를 거치지 않고 바로 언 것이기 때문이다. 물이 끓기 시작하면 온도가 상승하지 않는 이유는 무엇일까? 분자들은 수증기가 되면서 훨씬 자유로운 분자 운동을 하게 된다. 분자 운동이 활발해진다는 것은 분자끼리 서로 잡고 있던 손을 놓아야 한다는 것을 뜻한다. 물이 수증기가 되려면 분자 간의 인력이 끊어져야 한다는 말이다. 분자 간의 인력이 끊어지려면 에너지가 필요하다. 가해진 열에너지를 다른 일에 사용하니까 온도가 상승하지 않는 것이다. 다른 일이라는 것은 상태 변화를 이야기하는 것이다.   녹는점에서도 얼음이 분자끼리의 인력을 끊고 물이 되어야 하므로 녹는점에서의 온도는 일정 하고 변화가 없다. 어는 점 역시 일정하다. 물을 많이 끓여야 할 경우 끓는 온도가 높아져야 하는 것이 아니라 가열 시간이 길어져야 한다. 압력에 따라 끓는점은 변화한다. 일반적으로 물의 끓는점을 100°C라 하고 녹는점을 0°C라고 할 때 기압은 1기압이 기준이다. 얼음의 녹는 점도 압력에 따라 달라진다. 압력과 온도에 따라 세 가지 물질의 상태가 모두 존재하는 경우도 있다. 물의 경우 세 가지 상태가 모두 존재할 수 있는 온도와 압력이 있다. 얼음, 물, 수증기가 모두 한 곳에 함께 있을 수 있다는 뜻이다.   물의 삼중점이라고 하는 것이 있는데 온도는 0.01°C이고 압력은 0.006 기압일 경우이다. 게이뤼삭은 물을 전기분해하면 플러스 극에서는 산소가 발생하고 마이너스 극에서는 수소가 발생한다는 것을 알아냈다. 물 분자는 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개로 이루어진 분자다. 수소와 산소가 이루는 각도가 104.5도가 되는 굽은 구조이다. 한 물질을 구성하는 원자들은 물질을 이룬 상태에서 서로 쉽게 떨어지지 않도록 특별한 결합이 필요하다. 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있는데 이리저리 자유롭게 돌아다닐 수 있는 것은 원자핵이 아니라 전자다.   그러므로 원자와 원자 사이를 전자들이 연결하여 주는 것이다. 원자가 가지고 있는 전자들 중 결합에 관여할 수 있는 전자들은 원자핵과 가까운 전자들일까? 아니면 원자핵과 가장 멀리 떨어진 전자들일까? 원자핵과 가까운 전자들은 원자핵과의 인력 때문에 멀리까지 움직이기가 쉽지 않다. 멀리 떨어져 있는 전자들을 최외각 전자, 원자가 전자라고 한다. 수소 원자는 원자가 전자가 한 개이고 산소 원자는 원자가 전자가 여섯 개이다. 루이스라는 과학자는 원자를 둘러싼 원자가 전자가 8개를 이룰 때 안정된다고 주장했다.   원자가 전자를 여덟 개 이루려는 것을 옥테트 규칙이라고 한다. 대부분의 사람들이 안정된 생활을 원하는 것처럼 물질들도 마찬가지다. 자연계에서 존재할 때 물질들도 안정된 상태로 존재하고자 한다. 그러므로 원자를 둘러싼 원자가전자가 여덟 개가 되어 안정을 이루려고 한다. 수소는 원자가 전자가 한 개이고 산소는 원자가 전자가 여섯 개이다. 여덟 개가 되려면 각각 가지고 있는 전자들이 부족한 상태이다. 그래서 수소와 산소는 결합을 이루면서 서로를 충족시켜주기로 했다. 서로 부족한 대로 전자들을 공유하기로 한 것이다.   산소 원자에 수소 원자 두 개가 다가온다. 수소 원자는 원자가 전자를 한 개 가지고 있다. 원자가전자가 한 개인 수소 원자가 두 방향에서 다가오고 있는 것이다. 산소 입장에서 보면 산소 원자에 수소 원자가 두 방향에서 다가오면서 각각 전자를 한 개씩 내밀면서 온다. 산소 원자는 여섯 개의 원자가 전자를 가지고 있는데 수소 원자 둘이서 원자가전자를 한 개씩 내밀면서 다가오니까 산소 원자의 중심에는 모두 8개의 원자가 전자가 생긴 것이다. 수소 원자의 원자가 전자를 공유함으로써 중심에 있던 산소 원자의 전자는 8개가 되었고 안정을 이루게 된 것이다.   수소 원자는 전자가 없어진 것이 아니라 산소와 공유된 상태다. 수소 원자는 가질 수 있는 전자의 수가 적다. 수소 원자의 원자가 전자는 두 개일 때 안정되다. 수소 원자는 산소 원자와 전자를 공유하여 모두 두 개의 전자를 갖게 되었다. 산소나 수소 입장에서 모두 만족스러운 결합이 이루어진 것이다. 산소 원자는 전자를 끌어당기는 힘이 매우 강하고 수소 원자는 전자를 끌어당기는 힘이 약하다. 그래서 수소와 산소가 공유한 전자는 산소 쪽으로 더 치우치게 된다. 산소 원자 쪽에 마이너스 전하의 세기가 더 세진 것이다.   수소 원자는 플러스 전하를 띠게 돼 있다. 분자 내의 결합을 넘어서 물 분자끼리의 결합 즉 분자 간 결합에 대해 알아보자. 물 분자를 이루는 두 개의 수소 원자는 부분적으로 플러스 하나를 띠고 산소 원자는 마이너스 전하를 띠는 구조다. 이러한 물 분자들이 서로 모여 있게 되면 어떤 물 분자의 수소 원자는 다른 물 분자의 산소 원자에 접근할 수 있다. 그래야 이웃하는 물 분자의 산소와 수소 원자는 강한 정전기적 인력에 의해 결합이 형성되는데 이를 수소 결합이라 한다.   물이 얼음이 될 때에도 얼음을 이루는 분자들이 수소 결합을 하며 육각형 구조를 만든다. 이때 육각형 안쪽으로 빈 공간이 생기므로 얼음의 부피는 물보다 커지게 되는 것이다. 물 분자가 이루는 결합은 공유 결합과 수소 결합이다. 공유 결합은 하나의 분자 안에 있는 원자들 간의 결합을 의미한다. 수소 결합은 분자들끼리의 결합으로 분자 간 인력에 큰 영향을 미치는 결합을 의미한다. 물에 얼음이 잘 뜨는 것은 무게 때문이 아니라 밀도 때문이다. 밀도는 단위 부피에 해당하는 질량을 의미한다.   여러 가지 물질이 있을 경우 같은 부피가 갖게 되는 질량을 의미한다. 그러므로 단순히 무게가 가볍고 무거운 것과는 다른 것이다. 아무리 철을 가루 내어 조금만 물에 넣어본다고 해도 철의 단위 부피당 차지하는 질량 값은 일정하므로 물에 가라앉을 수밖에 없다. 스티로폼으로 만든 얼굴만큼 큰 자동차와 금속으로 만든 엄지손가락만큼 작고 가벼운 자동차를 물에 넣어보면 더 잘 이해할 수 있다. 스티로폼 자동차가 아무리 크다고 해도 물에 가라앉는 것은 아니며 금속 자동차가 아무리 작다고 해도 가라앉지 않는 것은 아니다.   단위 부피에 해당하는 질량은 어떤 물질이든 간에 일정한 값을 갖는다. 물질의 특성이다. 물의 밀도는 1g/ cm³다. 물 1cm³를 취해 질량을 재어 보면 1g이 되는 것이다. 얼음의 밀도가 물보다 커서 호수의 바닥부터 언다고 한다면 호수의 물고기들은 겨울을 나지 못하게 될 것이다. 호수가 윗부분부터 얼게 되니까 오히려 얼음이 찬 대기로부터 물속의 생태계를 보호해주는 것이다. 물질 1g을 1도°C 상승시키기 위해 필요한 열량을 비열이라고 한다. 비열이 큰 물질 일수록 가열하거나 냉각하여도 온도 변화가 쉽게 일어나지 않는다. 천천히 냉각되고 천천히 가열된다는 것이다. 이렇게 물은 비열이 큰 편에 속한다.   겨울이 되어서 기온이 하강하여도 지표 만큼 빠르게 냉각되지 않는 이유가 물의 비열이 크기 때문이다. 물은 온도 변화가 크지 않으므로 물속 생물들이 겨울을 잘 지낼 수 있게 해준다. 수소 결합을 하여 분자끼리 강하게 끌어당긴다. 이 분자 간의 강한 인력 때문에 물은 표면적을 최소화하려는 힘을 작용시킨다. 이를 표면장력이라고 한다. 물 분자가 서로 강하게 끌어당겨 표면적이 최소화가 되려면 둥근 구 형태가 되어야 한다. 같은 부피에 해당하는 여러 가지 기하 구조 중에서 둥근 구가 가장 표면적이 작다.   물보다 밀도가 큰 바늘도 물 위에 잘 떨어뜨리면 뜰 수 있다. 물에는 바늘이 가라앉으려는 밀도를 이겨내려는 힘인 표면장력이 있다. 물은 다른 물질에 비해 녹는점이나 끓는점도 높은 편이고 비열도 큰 편이며 표면장력도 가지고 있다. 이는 물 분자가 극성을 지니고 있으면서 수소 결합을 하고 있어서 분자들끼리 서로 강하게 끌어당기고 있기 때문이다. 오염된 물의 양이 적으면 물은 스스로 깨끗한 상태로 돌아갈 수 있다. 물 속에 사는 미생물들의 도움을 받으면 되는 것이다. 미생물들은 물에 유입된 오염물질들을 분해해 준다.   그런데 너무 많은 오염물질들이 강으로 흘러 들 경우는 사정이 다르다. 분해시킬 물질들이 많아졌으므로 미생물들은 빠르게 번식하며 오염물질을 분해할 것이다. 하지만 미생물도 생물체이므로 호흡을 하여야 하고 호흡에는 산소가 필요하다. 한꺼번에 너무 많은 미생물이 모여 있게 되면 물 속에 산소는 부족하게 된다. 미생물들은 오염물질을 분해시키는 일을 끝마치기 전에 호흡을 하지 못하여 죽게 된다. 깨끗한 물은 용존 산소량은 높고 생물학적 산소요구량은 낮은 상태다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/792/84/cover150/8954420885_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=7928457벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17253970Sat, 02 May 2026 18:21:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17253970자연사박물관이 세계를 구하는 법 - 대멸종의 시대, 자연의 기억보관소가 들려주는 전시실 너머의 이야기
잭 애슈비 지음, 제효영 옮김 / 김영사 / 2026년 04월

자연사박물관을 지구 전체의 생물 다양성이 얼마나 경이롭고 중요한지 알리는 곳으로 생각하는 동물학자, 케임브리지대학교 동물학박물관 부관장인 잭 애슈비의 책이다. 설득력 있고 균형 잡힌 시각을 가진 저자는 자연사박물관과 미술관을 구별한다. 자연사박물관은 소장품 규모에서 미술관보다 훨씬 방대하고 전시에서 끝없이 다양한 주제와 엄청나게 긴 역사를 다루는 데도 보편적인 관람 코스를 짤 수 있을 정도로 비슷비슷하다. 저자는 말한다. 박물관은 중립적이지 않으며 자연과 닮지도 않았다고. 공룡에 쏠리는 관심이 과도하다고 생각하기 때문에 공룡에 흥미를 느끼지 못한다고 말하는 저자는 공룡만 부각하느라 자연계의 다른 모든 생물이 구석으로 밀려나는 현실을 안타까워한다.   자연사박물관에 전시되는 목록은 방대한 자연의 극히 일부일 뿐이다. 선별이 필요하다. 선별은 편향이 드러나는 계기인지도 모른다. 편향 가운데 하나는 서양의 비중이 꽤 크다는 점이다. 자연사박물관이 예부터 항상 과학을 증진하는 곳이었다고 주장하기 힘들다는 말이 충격으로 다가온다. 무참한 자의식과 탐욕, 식민주의까지 집약된 곳이 자연사박물관이다. 저자는 자연사박물관이 관리하는 동물, 식물, 균류를 비롯한 생물 표본은 현재 우리 지구가 맞닥뜨린 심각한 문제를 연구하고 해결하는 귀중한 근거 자료라고 말한다.   저자에 의하면 지식을 공유하고 영감을 주는 것은 박물관의 핵심 기능이지만 지구 생물에 관한 최상의 기록, 가장 확실한 자료를 잘 관리하는 것 또한 박물관의 핵심이다. 자연사박물관은 자연을 보여주기 위해 자연의 순리를 거스르기도 한다. 죽음은 자연 현상이지만 죽은 동물의 표본은 자연과 거리가 멀다는 말이 많은 생각을 하게 한다. 엄청나게 수고스러운 과정을 거쳐 만들어지는 표본은 사실상 인공물에 가깝다. 생각할 법한 이야기이지만 박제사가 있다는 이야기를 처음 알았다.   박제동물 제작은 엄청난 수준의 예술적 비전과 기술, 해부학적 지식을 요하는 일, 결과적으로 돈이 많이 드는 일이다. 저자에 의하면 박제는 동물을 가장 생생하게 보존하는 기술처럼 보이지만 실제로는 진짜 동물과 가장 거리가 멀다.(64 페이지) 흑곰의 털 가죽을 표백해 대왕판다의 박제 모형을 제작한 경우도 있다고 한다. 인공(人工), 연출, 타협의 산물이 자연사박물관이라는 생각이 든다. 인간의 손에 잔혹하게 살해 당해 날카로운 이빨을 드러낸 무서운 얼굴을 하고 있는 동물 박제 모습은 참으로 아이러니다.   새의 암수가 함께 전시된 경우 대체로 암컷은 더 낮은 선반에 있거나 아예 수컷을 향해 고개를 숙이고 있는 모습으로 만들고 수컷은 몸을 잔뜩 부풀린 지배적 모습을 만드는 것은 동물의 실제 행동 특성은 전혀 반영하지 않고 오로지 위계서열만 중시한 연출이다. 이런 정보를 바탕으로 나와 관계되는 지질박물관은 어떤가 생각해 보게 된다. 연출이나 편견과 가장 거리가 먼 곳이 지질박물관이 아닐까? 어떻든 새로운 사실을 많이 배우게 된다. 몸집이 워낙 어마어마하게 큰 고래의 경우 골격표본을 만들 때 뼈만 깨끗이 남기는 단계에서 보통 자연의 힘을 빌린다. 사체를 흙이나 분뇨, 모래에 묻어두고 미생물, 균류, 무척추 동물이 연조직을 다 먹어 치우게 놔두는 것이다.   자연사박물관의 표본에는 오류도 많다. 직접 본 적이 없는 공룡의 경우가 특히 그렇다. 박물관에 전시된 공룡이나 다른 동물의 골격표본에 오류가 발견되더라도 박물관이 곧바로 수정하는 경우는 드물다고 한다. 화석 뼈나 복제 모형은 망가지기 쉽고 표본을 다시 제작하는 데 드는 비용이 만만치 않기 때문이다. 액침(液浸) 표본이 가장 진짜에 가깝다는 이야기도 새롭다. 동물이 전시를 위해 죽임을 당했다는 사실을 깨닫게 만드는 전시는 관람객의 기분을 망친다. 부가된 것도 없고 사람이 조작하지도 않았고 어떠한 해석도 개입되지 않아 정확성에 문제가 생길 여지가 없는 진짜 생물들이 지루하게 여겨지는 것도 아이러니다.   저자는 이를 실제 생물과 한 단계씩 멀어질수록 더 파격적이고 관람객의 관심과 흥미는 커진다는 말로 설명한다. 저자는 자연사박물관은 진짜 생물과의 일치성과 관람객이 느끼는 따분함 사이에서 끊임없이 균형점을 찾아야 한다고 말한다. 자연사 표본에는 성비(性比) 차이가 꽤 난다. 동물을 잡고 수집하는 사람의 편향성 때문이다. 자연사박물관에서 표본은 유전학부터 기후변화, 분류학, 해부학, 독성학 기생충학, 진화학, 생물 다양성 감소, 생태학 등 방대한 과학탐구에 두루 활용된다. 박물관에 연구할 표본이 아무리 많아도 수컷의 비중이 훨씬 크면 수컷의 행동이 그 생물의 일반적인 행동으로 왜곡되어 관람객들은 제대로 된 지식을 얻지 못하게 된다.   암컷에게 드러낸 것과 같은 편견이 최초로 발견된 생물의 이름을 붙일 때 여성 전체를 향한 편견으로 확장되어 나타난다는 저자의 지적은 예리하다. 현존하는 모든 조류의 90% 이상이 새끼 돌보는 일을 수컷이 담당한다. 그런 사실은 조류(鳥類)가 키티파티, 오비랍토르와 생물학적으로 매우 가까운 공룡으로부터 진화했다는 점에서 중요한 의미가 있다. 조류 역시 먼 옛날 조상들처럼 수컷이 새끼의 양육을 담당하는 게 당연한 결과라는 말이다. 저자는 자연에서는 동성간 짝짓기가 매우 흔하지만 과학자들이 오랫동안 그런 사실을 아예 알리지 않거나 객관적으로 기록하기를 주저했다는 사실도 언급한다.   저자는 인간의 편향된 고정관념을 잣대로 동물의 행동을 해석한다면 동물의 자연사는 물론 더 넓게는 인간의 특성을 제대로 이해하는 데도 도움이 되지 않는다고 말한다. 저자는 성소수자의 성 정체성이 동물계에서 또는 다른 어디에서든 근거가 발견되어야 정답이 되는 것은 아니라고 말한다. 저자는 중생대는 파충류의 시대, 신생대는 포유류의 시대라는 말은 엉터리라고 말한다. 나도 한 지질학자의 글에서 이런 구분을 보았다. 저자에 의하면 150만 종 가운데 7천 종도 되지 않는 포유동물은 비중은 약 0.4%에 불과하다. 그럼에도 어느 자연사 박물관을 가든 전시실에는 포유동물이 가득하다.   다양성에서 진정한 최강자는 현재까지 90만 종이 알려진 곤충이다. 이런 내용을 담은 챕터의 제목이 '곤충한테 왜 그래'란 사실이 신선하게 다가온다. 박제 동물은 피부가 유연한 동물로만 제작할 수 있으며, 골격표본은 뼈가 있는 동물로만 만들 수 있다. 동물계의 대부분을 차지하는 곤충은 이 두 가지 조건에 모두 부합하지 않는다. 무척추동물은 액침 표본으로 보존하기도 하지만 곤충은 표본 상자에 핀으로 고정하는 방식으로 가장 많이 보존된다.(159 페이지) 저자는 박물관은 사람들에게 무엇에 관심을 기울여야 하는지 알려줌으로써 사회에 영향을 미치고, 이는 우리가 자연을 보호하는 방식을 정하는 데 중대한 영향을 줄 수 있다고 말한다.   새끼 제비 한 마리가 부화한 뒤 성체가 되기 위해 20만 마리의 곤충을 먹어야 한다는 사실도 만나기 어려운 지식이다. 곤충이 없으면 지구의 삶은 무너진다. 생물 수백만 종이 멸종하고 동물의 사체가 우리 주변에 가득할 것이라고 한다. 곤충은 지구 역사에 지금까지 총 다섯 번(오르도비스기, 데본기, 페름기, 트라이아스기, 백악기) 찾아온 대규모 멸종 사태마다 비교적 큰 영향을 받지 않고 살아남은 듯 했지만 현재 곤충 개체수가 감소하는 속도와 규모를 볼 때 지구의 한계를 거듭 위반한 인류가 빚어낸 여섯 번째 멸종에서는 곤충도 무사하지 못할 수 있다.(175 페이지)   저자는 고생물학자이자 유명 저술가 리처드 포티의 책에서 곤충의 부정적이거나 기괴한 모습이 중요하게 다루어진 것에 대해서도 비판한다. 리처드 포티는 나도 읽은 [살아 있는 지구의 역사]의 저자이다. 그의 고생물학 저서인 [삼엽충]은 어떤지 읽어보고 싶다. 저자는 건강한 지구 생태계에 막대한 역할을 하는 식물과 균류가 자연사박물관 전시에서 비중 있게 다루어지지 않는 현실에 대해서도 비판한다. 식물맹(植物盲)이란 말이 있다. 새보다 훨씬 중요한 식물에 대해 눈을 주지 않는 것이다. 어쩌면 무의식적으로 소홀한 것이라 해야 할지도 모른다. 이런 점에서 보면 조류 관찰은 엄청난 규모의 거대 산업(130 페이지)이라는 저자의 말이 예사롭지 않게 들린다.   식물은 자연사박물관에서도 홀대 당한다. 동물들의 소품 정도로 취급되는 것이다. 식물에 대해 우리는 참 무심하고 마치 없는 존재인 것처럼 대해왔다는 생각을, 저자의 지적을 통해 반성하듯 하게 된다. 식물과 조류(藻類)는 공기를 만들어내는 존재들이다. 저자는 인상적인 말을 한다. 표본으로 남아 있는 모든 최후 개체는 하나하나가 영원히 돌이킬 수 없는 멸종을 선명하게 보여준다는 말(246, 247 페이지)이다. 자연사박물관의 소장품에는 권력과 계층 구조, 값어치의 영향이 깊게 배어 있다. 과학도 문화의 한 부분이다. 과학계가 던지는 질문은 특정 시대와 지역의 사회적 규범, 정치, 우선순위, 금기시되는 것의 영향을 받는다.   인류학 전시회에 자주 활용되는 디오라마에는 박제된 야생동물과 원주민을 대놓고 동일시하는 시선이 깔려 있다. 저자는 박물관의 탈식민지화에 대해 이야기한다. 그것은 박물관의 모든 소장품이 한곳에 모일 수 있었던 힘은 제국주의 시대의 불균등한 권력이었다는 사실을 아는 것을 의미한다. 탈식민지화가 필요한 대표적 예가 도도새이다. 과학은 협력으로 이루어진다는 사실을 분명히 밝히고 협력이라 불러도 힘의 구도는 불균형하다는 사실을 솔직히 알리는 것이 중요하다는 저자의 말은 참으로 인상적이다.   저자를 통해 알게 되는 사실 가운데 하나는 탐험대가 박물관에 전시할 만한 것으로 무엇을 찾아오느냐에 따라 그 나라를 침략해 식민지로 삼을지 말지가 결정되기도 했다는 점이다. 자연사박물관이 발전한 시기는 식민지 사업이 성장한 시기와 겹친다. 이는 우연이 아니었다. 박물관은 제국이 거둬들인 전리품의 보관소이자 식민지에서 추출, 착취할 천연자원이 있는지 판단할 만한 표본들을 보유하다가 필요할 때 언제든 연구할 수 있는 곳이었다. 저자는 자연사박물관의 표본이 획득된 과정이 사회사의 측면에서 부적절한 사건과 엮여 있다면 그 이야기까지 관람객들에게 들려줄 필요가 있다고 말한다.   저자는 인간이 다른 인간에게 상상할 수 없을 만큼 끔찍한 고통을 가하며 벌어들인 돈이 자신이 속한 박물관(케임브리지대학교 동물학박물관)의 소장품 수집에 쓰인 셈이라는 사실을 말할 정도로 진지하다. 저자는 진실을 이야기하는 것이 논란 거리가 되어서는 안 된다고 생각한다. 저자는 또 다른 시간과 공간에 존재하는 생물을 비교하는 것은 자연사의 거의 모든 세부 분야에서 필수적인 연구 방식이지만 다양한 표본이 한곳에 모여 있을 때 생기는 이러한 가치를 인정하는 것과 세계 각지에서 나온 표본들이 전 세계 자연사박물관에 어떻게 분포되어 있는지 따져보는 것은 별개의 일이라고 말한다.   저자는 식민지배를 받은 나라의 이중고를 이야기한다. 하나는 식민 지배를 받은 것 자체이고 다른 하나는 그들 나라에서 유래한 표본들이 식민지를 건설한 국가들에 있는 현실이다. 물론 그 국가들이 표본이나 문화재를 가져가 보관하지 않았다면 남아 있는 것이 하나도 없었을 것이라는 점도 중요하다. 저자는 많은 생각거리를 안겨준다. 고고학, 예술, 자연사, 그 밖의 어떤 분야든 소속을 둘러싼 논의는 결국 바로 그것이 어디에 있을 때 가장 큰 의미가 있는가라는 한 줄기로 모이는 듯하다고 말한다.   책을 읽으며 느낀 것 중 하나는 삶이란 참 어려운 것이라는 점이다. 표본이 수집된 후 새로운 종으로 밝혀질 때까지 소요되는 지체 시간이 평균 21년이라는 사실 때문이다. 최근 발견된 새로운 포유류 종의 4분의 3은 자연서식지가 아니라 박물관 수장고에서 표본으로 발견되었다. 새로운 종 여부가 밝혀지지 않은 채 박물관 수장고에 보관되고 있는 생물 중에는 자연서식지에서 더 이상 볼 수 없게 된 것이 있다. 지금 수집되는 표본들은 과학자들이 내리는 결정의 주요한 바탕이 될 것이다.   박물관들은 살아 있는 동물을 죽이지 않고 표본을 수집하는 방안을 꾸준히 찾고 있다. 과학자들은 자연사박물관이 자연의 기억 보관소라는 사실을 토대로 박물관의 표본과 그 표본에 관한 데이터를 활용하면 생물을 지키는 중요한 문제의 해답을 찾는 새로운 길이 나타날 수 있음을 끊임없이 깨닫고 있다. 자연사박물관에 남아 있는 오래전 기록은 지역의 멸종 생물을 복원하는 데 활용된다. 자연사박물관의 표본은 생물 보존의 유용한 정보를 제공하는 수준을 넘어 구체적인 보존 방식을 알려주기도 한다. 박물관 일은 여러 직업 중 하나이지만 이 직업에는 소명 의식이 필요하다.   지구에 사는 생물의 다양성을 기록하는 것은 자연사박물관이 처음 생겨났을 때부터 줄곧 핵심 과제다. 전시실에 놓을 표본 하나를 결정하는 것은 수백만점의 다른 표본이 제외되는 것을 뜻한다. 이 부분으로부터 편향성은 불가피하며 박물관 일에 막중한 책임감과 균형감각이 필요함을 알 수 있다. 자연사박물관이 시대에 뒤떨어지는 시설이라는, 부당하고 아무 도움이 되지 않는 오해를 벗으려면 자원이 필요하다. 이 책은 감사의 말을 통해 알 수 있듯 수많은 사람들의 도움으로 나올 수 있었다. 자연사박물관에 대해 알게 해주고 생각하게 해준 저자에게 감사하다. [자연사박물관이 세계를 구하는 법]은 균형잡힌 시각으로 전해진 새로운 정보의 선물상자다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/39090/92/cover150/k162137054_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=390909270벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17251008Thu, 30 Apr 2026 23:17:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17251008윌슨이 들려주는 판구조론 이야기
좌용주 지음 / 자음과모음 / 2010년 09월

[가이아의 향기]에서 지구를 일종의 목수로 비유하고, 지구는 판이라는 널빤지로 헌 집의 여기저기를 고쳐 새집으로 단장하듯 끊임없이 움직인다고 설명한 좌용주 교수의 [윌슨이 들려주는 판구조론 이야기]란 책이다. 윌슨이란 캐나다의 저명한 지구물리학자이자 지질학자인 투조 윌슨(1908~1993)을 의미한다. 윌슨은 판구조론 확립에 결정적인 기여를 한 인물이다. 판구조론은 플룸 구조론과 함께 지질학을 과학의 반열에 올려놓은 이론이다. 저자는 지구뿐 아니라 태양계를 이루는 지구형 행성의 진화를 연구하는 데도 판구조론은 분명한 탐구의 방향을 제시한다는 말을 한다. 최근 열수구, 오피올라이트 등을 공부하면서 이들은 모두 판구조론으로 명확히 설명할 수 있고 판구조론을 뒷받침하는 개념임을 알았다. 
저자는 두 지각을 이야기한다. 해양지각, 대륙지각이 그것이다. 해양지각은 대부분 현무암으로 이루어졌다. 두께는 평균 5km다. 반면 대륙지각은 화강암, 섬록암, 반려암, 사암, 이암, 편마암 등 여러 암석으로 이루어졌다. 평균 두께는 약 35km다. 대륙지각이 여러 암석으로 이루어진 것은 40억 년 이상의 오랜 지질 시대 동안 판의 충돌, 마그마 활동, 풍화·퇴적 등 다양한 지질 작용이 복합적으로 일어났기 때문이다. 대륙지각은 해양지각보다 두껍지만 밀도가 낮다. 감람암은 맨틀을 이루는 암석이다. 지각은 맨틀보다 밀도가 낮다. 그래서 맨틀 위에 떠 있는 것이다. 맨틀 아래에는 핵이 자리한다. 핵은 밀도가 가장 높다. 
암석권, 연약권, 중간권은 핵은 논의하지 않고 지각과 맨틀 부분만을 설명한 것이다. 지구 표면의 새로운 층을 암석권이라 한다. 100km에 이른다. 이는 지각과 최상부 맨틀을 함께 부르는 말이다. 연약권은 맨틀 중 비교적 상부에 속한다. 지하는 온도가 녹는 점보다 크게 높지 않기에 맨틀은 일부만 녹는다. 부분적으로 녹고 무른 성질을 보이기에 연약권이라 한다. 연약권의 두께는 100~250km에 이른다. 연약권 아래의 나머지 맨틀을 중간권이라 한다. 중간(지구 표면의 운동 무대인 연약권까지와 핵 사이에 놓인) 부분이라는 말이다. 상부 맨틀은 모호면이라 불리는 지각과 맨틀의 경계에서부터 약 670km까지의 깊이를 말하고 하부 맨틀은 그보다 깊은 부분을 말한다.
어떤 판은 대륙을 짊어지고 있고 어떤 판은 해양지각으로만 이루어져 있다. 대륙을 가지는 판을 대륙판이라 하고 해양 지각을 가지는 판을 해양판이라 부른다. 한국이 위치한 유라시아 판은 대륙판이고 넓은 태평양을 둘러싼 태평양판은 해양판이다. 주의할 것이 하나 있다. 대륙과 해저가 이동하는 것과 판이 이동하는 것을 같은 현상이라고 생각해서 대륙 지각과 해양 지각이 바로 판이라고 생각하면 안 된다는 것이다. 두 가지 이유가 있다. 대륙판은 대부분 대륙 지각이지만 해양 지각도 포함되어 있다. 그러니까 대륙판이 곧 대륙 지각인 것만은 아니다. 지각만이 움직이는 것이 아니다. 실제로 움직이는 것은 지각과 가장 상부의 맨틀이 합쳐진 암석권이 움직이는 것이다. 
지각이 움직이지만 그 아래의 맨틀도 함께 움직인다. 사람이 뗏목을 타고 강을 건너면 사람만 건너는 것이 아니라 뗏목도 같이 움직인다. 사람이 지각이라면 뗏목은 맨틀에 해당한다. 사람을 실은 뗏목은 암석권이고 강물은 연약권이다. 판과 암석권이 같은 것이라면 왜 하나로 부르지 않을까? 암석권은 지구 겉에서 맨틀의 바닥까지 암석권, 연약권, 중간권 등의 새로운 층으로 나눌 때 사용하는 구분이다. 하지만 지구 표면에서 무엇이 움직인다고 할 때는 운동을 나타낸다. 운동하는 물체를 부를 때는 암석권 대신 판으로 부르는 것이 보통이다. 판이 이동한다고 말하지만 실제는 지각뿐 아니라 가장 상부의 맨틀을 포함하는 암석권이 움직이는 것이라는 사실이 중요하다. 
확장 경계는 많은 경우 해저에서 발견된다. 하지만 대륙 내부에서 확장 경계가 발견되기도 한다. 확장 경계의 중심부에서 일어나는 맨틀의 상승류가 암석권을 들어올린다. 해저의 확장 경계에서는 이런 식으로 해저 지각이 높아져 있고 이런 높은 지형을 해령이라 부른다. 해령에서 상승한 맨틀 물질이 해양지각을 만든다. 수렴 경계는 크게 두 가지로 나뉜다. 수렴 경계 중 하나는 침강 경계다. 다른 하나는 두 판이 충돌하는 충돌 경계다. 침강 경계는 한 판이 다른 판 아래로 내려가는 경계를 말한다. 밀도 차이가 나기 때문이다. 해양판이 다른 해양판 아래로 침강할 수도 있다. 더 오래되고 더 무거워진 해양판이 젊고 상대적으로 가벼운 해양판 아래로 내려가는 것이다. 
두 판이 서로 접근하여 침강경계를 이룬 곳에서는 표면보다 아주 깊은 골짜기가 생긴다. 이런 지형을 해구라고 한다. 침강 경계의 대표적인 지형이다. 충돌 경계는 오직 충돌하기만 하는 경계를 말한다. 이런 곳에서는 대륙판끼리 부딪힘에 따라 하늘 높이 솟구치게 된다. 충돌 경계를 대표하는 것이 산맥이다. 충돌이 끝은 아니다. 대륙 지각끼리는 충돌해서 높아졌지만 지각 아래의 맨틀 부분은 계속 움직인다. 한쪽이 다른 쪽으로 계속 파고 들어가는 것이다. 이런 운동이 계속되는 한 산맥은 계속 솟구쳐 오른다. 대륙지각은 위아래로 균형을 이룬다. 높아지기 위해서는 맨틀 쪽 뿌리도 깊어야 한다. 이 뿌리가 깊어진다면 산맥의 높이도 더 높아질 수 있다.
땅이 서로 반대 방향으로 움직여 경계가 생기는 것을 단층이라 한다. 단층을 만드는 운동이 생기면 땅은 아래로 수직 이동을 할 수도 있고 좌우로 수평 이동을 할 수도 있다. 단층이 해령을 만난다는 것이 샌안드레아스 단층이 육지의 보통 단층들과 다른 아주 결정적인 증거다. 이런 단층은 해령과 해령 사이에 존재한다. 이런 단층을 변환단층이라 한다. 두 땅의 이동이 항상 반대이고 땅이 이동하기 때문에 이동한 땅의 뒷부분에 빈 공간이 생긴다는 것이 육지의 일반 단층들의 모습이다. 변환 단층의 경우 빈 공간이 생기지 않는다. 왜냐하면 해령에서 끊임없이 해양 지각을 만들기 때문에 빈 공간이 생길 틈이 없기 때문이다. 해양 지각은 해령을 중심으로 서로 반대 방향으로 확장된다. 하지만 지구 해양에 분포하는 해령의 축은 항상 연속적이지 않고 끊어져 있다. 
끊어져서 만들어진 해령과 해령 사이에서 해양 지각의 움직임이 반대가 되는데 여기에 변환 단층이 생겨나는 것이다. 해령들을 좌우로 끊고 있는 선들이 단층으로 이것이 바로 변환단층이다. 해저에는 무수히 많은 변환 단층이 존재한다. 특이하게도 샌안드레아스 단층은 육지에 나타난 변환단층이다. 해령들은 왜 끊어지는 것인가? 그것은 지구의 표면이 평면이 아니라 둥근 구면이기 때문이다. 평면과 달리 구면에서는 점토가 휘어지는 정도가 위아래에서 다르다는 것이 핵심이다. 해령에서 만들어진 해양지각은 양쪽으로 이동한다. 이동시키는 중심이 지구 내부에 있다. 지구 표면이 둥글기 때문에 모든 장소에서 이동하는 정도가 같지 않다. 그래서 해양지각은 해령에 수직인 방향으로 쪼개진다. 이를 변환단층이라 한다. 
맨틀 위에는 대륙이 있고 대륙은 맨틀의 순환과정에서 생기는 수평 이동에 실려 움직일 수 있다. 이를 맨틀대류설이라 한다. 맨틀이 대류한다는 홈즈의 생각은 기본적으로 옳다. 하지만 홈즈 자신도 맨틀이 지구 내부 전체에서 어느 정도의 규모로, 또 어떤 모습으로 대류할 것인지에 대해서는 자세하게 설명하지 못했다. 많은 과학적인 발전이 있고 나서야 우리는 맨틀 대류의 모습이 어떤지를 조금 이해하게 되었다. 조금 이해하게 되었다는 표현은 맨틀이 대류하는 모습에 대해 아직도 과학자들 사이에서 의견이 나뉘어 있다는 뜻이다. 해령에서 순환의 흐름이 상승하고 해구에서 하강하지만 해령과 해구 사이에서는 수평적인 흐름을 하고 있다. 
해구에서 하강한 흐름은 맨틀과 핵의 경계를 따라 수평으로 흐르고 해령에 가까워지면 다시 상승한다. 이렇게 볼 때 맨틀의 대류는 어마어마하게 커다란 순환이 된다. 그런데 이런 커다란 순환에 의문을 가지는 과학자들도 있다. 그 이유는 간단하게 말해 아래 위의 맨틀 성분이 같지 않기 때문이다. 맨틀 성분 중에는 방사성 원소와 같은 성분도 있다. 과학자들이 이 방사성 원소의 양이 맨틀의 위쪽과 아래쪽에서 다르다는 사실을 알아냈다. 만약 대류가 맨틀 전체에 걸쳐 일어난다면 대류 순환은 맨틀의 성분을 일정하게 만드는 효과가 있다. 하지만 맨틀의 성분이 위치에 따라 차이가 나게 되면 이런 순환에 문제가 있다는 얘기가 된다. 대류가 맨틀 전체에 걸쳐 일어난다는 모델을 한 층 모델이라 한다. 
대류가 맨틀 상부에서만 일어난다고 하는 모델을 두 층 모델이라 한다. 두 층 모델이 나온 배경은 무엇인가? 맨틀이 한층으로 대류한다는 모델에 문제가 생기자 과학자들은 다른 모델을 생각해 냈다. 맨틀 대류가 상부에서만 일어난다는 것이다. 이때 맨틀을 상부 맨틀과 하부 맨틀로 나누는데 그 경계는 지하 약 670km에 있다고 생각한다. 맨틀 전체의 두께가 약 2,700km이니 상부 맨틀은 하부 맨틀에 비해 얇은 층이다. 맨틀을 두 개의 층으로 나누고 대류가 상부 맨틀에서만 일어난다고 하는 모델이 이렇게 생겨난 것이다. 딱딱한 고체의 맨틀 중에서도 연약권은 무르기 때문에 보다 쉽게 대류가 일어난다고 생각하는 것이다. 두 층 모델에도 약점이 있다. 하부 맨틀에서도 상당히 복잡한 현상이 나타나는 것이다. 
맨틀 대류가 판들 이동시키는 기본적인 힘을 제공하지만 세계 여러 곳에서 발견되는 현상들은 판의 움직임이 조금 더 복잡하다는 사실을 말해준다. 맨틀의 순환과 판의 이동이 관계한다면 해령과 해구는 맨틀의 상승부와 하강부로 고정된다. 과학자들은 여러 곳에서 해령이 움직이고 있다는 사실을 발견했다. 맨틀의 대류가 고정된 것이 아니라는 말이다. 맨틀 대류만이 판을 이동시키는 원동력이라는 설명에 문제가 생긴 것이다. 해령 자체가 움직이고 해령이 해구 아래로 침강하는 현상을 설명할 수 없는 것이다. 판의 이동은 맨틀 대류뿐 아니라 침강하는 판의 잡아당김에 의해서도 영향을 받는다. 해령에서 만들어진 해양지각은 해령에서 멀어질수록 차가워지고 따라서 무게도 증가한다. 
해구에 접근하면 침강하는 해양지각은 아주 무거워진 상태이며 가라앉으려는 성질이 강해진다. 이때 침강하는 판은 뒷면에 있는 판들을 세게 잡아당기려는 성질이 생긴다. 이 때문에 해령도 끌려오면서 이동한다. 해령에서 산맥을 이루던 해양지각이 서서히 높이가 낮아진다. 높은 곳과 낮은 곳이 생기면 그 사이에 있는 물체는 미끄러지지 않을까? 해령과 해구 사이의 해양지각은 수천 미터의 높이 차이가 생긴다. 이 차이 때문에 해령 부근의 지각이 계속 해구 쪽으로 미끄러져 내려간다. 해령 역시 해구 쪽으로 끌려 간다. 
세 경우를 생각할 수 있다. 1) 맨틀의 수평적 흐름, 2) 해구 쪽에서의 잡아당김, 3) 해령에서 해구쪽으로의 미끄러짐 등이다. 판이 움직이는 이유에 대한 설명은 어느 하나의 경우로만 설명되지 않는다. 세 가지 경우 중 두 가지 또는 세 가지가 모두 작용할 수도 있다. 판이 움직이는 이유는 생각 이상으로 복잡할 수 있다. 기본은 판 아래의 맨틀이 대류하고 있다는 사실이다. 맨틀은 대류하고 그 위의 판은 맨틀의 흐름을 타고 이동하며 그 과정에서 생기는 판의 무게 변화, 해저 높이의 변화 등이 함께 어우러져 판을 이동시키는 힘을 만드는 것이다. 정리하면 맨틀 대류, 해령 밀어내기, 해구 끌어당기기가 복합적으로 작용한다고 할 수 있다. 
1) 맨틀 대류는 지구 내부의 뜨거운 열로 인해 맨틀이 서서히 대류하며 그 위에 떠 있는 판을 밀거나 끄는 것이다. 2) 해령 밀어내기는 해령에서 마그마가 솟아나와 새로운 지각이 형성될 때 차가운 판이 기존의 판을 옆으로 밀어내는 것을 말한다. 3) 해구 끌어당기기는 무겁고 차가워진 해양판이 밀도 차이로 인해 맨틀 속으로 가라앉으면서 뒤따르는 판을 잡아당기는 것이다. 가장 강력한 판 이동의 원동력은 해구 끌어당기기다. 
인도 대륙과 유라시아 대륙이 부딪혀 만들어진 히말라야는 습곡 산맥이다. 재미있는 것은 두 판의 윗부분 즉 대륙 지각들은 서로 충돌하여 솟구쳐 올랐지만 지각 바로 아래의 맨틀은 계속 움직이고 있는 것이다. 인도판을 이루는 암석권의 맨틀 부분은 지금도 계속 유라시아판 아래로 기어 내려가고 있다. 아주 느린 속도이긴 해도 지금도 인도판은 유라시아 판을 계속 밀어붙이고 있는 것이다. 해양판이 침강하면서 다른 해양판과 부딪히는데 여기에서 두 가지 현상이 일어난다. 하나는 침강하는 해양판의 암석과 다른 해양판의 암석이 부딪힐 때 아주 강한 마찰이 생겨나는 것이다. 이 마찰의 힘이 지진을 발생시킨다. 
또 다른 현상은 침강하는 해양 지각이 기어 내려가면서 압력을 받고 또 열을 받아 부분적으로 녹기도 하고 자신이 갖고 있던 물을 방출시키기도 하는 것이다. 녹은 지각이 바로 마그마를 만들 수도 있고 방출된 물이 지각 위쪽의 맨틀을 녹여 마그마를 만들기도 하다. 침강하는 해양 지각과 그 위쪽의 맨틀에서 만들어진 마그마는 지표로 올라와 화산으로 분출한다. 그렇게 되면 해양 지각 위에는 화산섬들이 생겨난다. 하나 둘이 아니라 화산섬들이 쭉 늘어선 모습이다. 이렇게 해저에 뿌리를 둔 화산섬들이 줄지어 나타나 무리를 이룬 것을 호상열도라 한다. 평면으로 볼 때 섬들이 직선으로 늘어선 것처럼 보이지만 지구 표면이 둥글기 때문에 섬들의 배열은 활 모양으로 휘어져 있다. 그래서 활 호(弧)자의 모양이라고 해서 호상 열도라 부른다. 
일본의 태평양 쪽에도 이런 호상열도가 분포하고 있다. 해양판이 대륙판 아래로 침강하는 경우에는 마그마가 분출하는 장소가 해양이 아니기에 섬이 생기지는 않고 대륙지각 위에 화산들이 생겨난다. 해양판이 대륙판 아래로 침강할 경우 해구로부터 대륙 지각이 가까울 경우에 해양판의 밀어붙이는 힘과 활발한 마그마의 분출 때문에 대륙 지각의 가장자리가 높아질 수도 있다. 한편으로는 해양 지각이 운반한 해양 퇴적물들이 대륙 지각에 쌓여 올라가면서 지각의 가장자리를 마치 산맥처럼 두껍게 만들기도 한다. 남아메리카 대륙의 서쪽에 남북으로 솟아 있는 안데스 산맥은 바로 이렇게 해서 만들어진 산맥이다. 태평양판 동쪽의 나스카 판이 남아메리카 판을 밀어붙이고 많은 양의 해양 퇴적물을 거기에 쌓아 올려 만든 것이다. 물론 엄청난 양의 마그마를 지표에 쏟아 붓기도 했다. 
지진은 해구 부분에서 가장 두드러지게 발생하지만 그보다 깊은 장소에서도 일어난다. 아프리카 판을 자세히 보면 북쪽에서 남쪽으로 길게 열곡대가 지나가고 있음을 알 수 있다. 열곡이란 주변보다 상대적으로 지형이 움푹 패어 낮아진 곳을 뜻한다. 아프리카의 동쪽에 있는 이런 열곡의 연장을 동아프리카 열곡대라 한다. 아프리카의 유명한 호수들이 이 열곡대 주변에 모여 있다. 동아프리카 열곡대가 앞으로 생길 커다란 섬의 서쪽 경계가 될 것이다. 열곡대가 땅을 벌어지게 하는 중심이 되기 때문이다. 원래 열곡이란 판의 확장 경계에서 만들어지는 특징적인 지형이다. 맨틀의 대류가 상승해 와서 옆으로 이동하는 확장 경계에서는 맨틀 위의 암석권 즉 지판을 찢어놓게 된다. 그리고 암석권이 맨틀 대류의 흐름을 타고 좌우로 이동해 가면 대류의 상승류가 있는 장소의 땅이 아래로 꺼지게 된다. 이렇게 움푹 팬 지형을 열곡이라 부른다. 
열곡이 생기는 확장 경계의 중심에서 생겨나기 때문에 해양 지각에 있는 해령들에서는 그 중심부가 꺼진 열곡을 찾아보기 쉽다. 해양 지각이 아닌 아프리카라는 대륙 지각에서 열곡이 발견된 것은 특이한 현상이다. 해양 지각에서는 보통 판의 경계에 열곡대가 생기는데 동아프리카 열곡대는 아프리카판의 내부에 발달하고 있다는 차이가 있다. 결국 동아프리카 열곡대는 판의 내부에 생겨난 확장 경계라 할 수 있다. 해양판들 사이의 확장 경계와는 모습이 여러모로 다르다. 아프리카 열곡대를 만든 것은 일반적인 맨틀 대류가 아니라 더 깊은 곳에서 올라오는 상승류 즉 뜨거운 플룸이다. 
하와이 열도(列島)를 설명할 때 열점 이야기가 나온다. 뜨거운 상승류가 만들어지는 장소는 고정되었지만 판이 움직이기에 지각이 움직이고 그렇기에 섬들이 열(列)을 지은 것이다. 그런데 화산섬들의 배열이 ㄴ자다. 하와이 열점에서 만들어진 오래된 화산섬들인 엠퍼러 해산군(海山群)은 북쪽으로 이동하는 태평양판을 따라 움직였고 약 4천만 년을 전환점으로 하여 북서쪽으로 이동하는 태평양판을 따라 하와이 열도가 줄을 짓게 된 것이다. 과학자들은 판 사이의 상대적인 움직임이 아니라 하나의 판이 나타내는 절대적인 움직임을 알고 싶어 했다. 가령 태평양판을 생각할 때 이 판이 어느 방향으로 어느 만큼의 속도로 움직이는가를 밝히려 한 것이다. 이것은 어려운 문제다. 
지구상의 모든 판들이 움직이기 때문에 고정된 출발점을 찾을 수 없었기 때문이다. 결론은 움직이지 않는 고정된 출발점인 열점이 있기에 모든 판들의 이동 방향과 속도를 계산할 수 있다는 점이다. 지구상에 열점은 하와이에만 있는 것이 아니다. 상당히 많다. 갈라파고스도 열점이다. 판의 경계부에 위치하는 것도 있지만 상당수는 판의 내부에 있다. 판구조론은 대륙이동설로부터 시작해서 해저 확장설을 거쳐 완성된 이론이지만 수십년 동안 지구에 대한 과학적인 관찰로부터 얻은 자료의 축적이 없었다면 만들어지 수 없었을 것이다. 판구조론이 1960년대 후반에 완성되었다 해도 이론으로서의 발전은 지금까지도 계속되고 있다. 특히 1990년대에 들어서 과학기술의 발전과 더불어 지구 내부의 모습을 좀 더 확실히 들여다보게 된 것이 주효했다. 
지진파는 지구 내부 구조를 밝힐 수 있는 훌륭한 수단이다. 우물 속에 두레박을 던지면 처음에 두레박은 물 위에 떠 있다. 그러나 두레박을 이리저리 젓게 되면 물이 채워진다. 무거워진 두레박은 우물 속으로 가라앉는다. 그때 두레박을 끌어올린다. 670km까지 내려간 판의 운명도 우물 속의 두레박과 비슷하다고 생각할 수 있다. 판을 움직이는 대류 운동은 상부 맨틀의 대류이고 그 아래의 하부 맨틀과의 경계는 약 670km 정도다. 그런데 670km까지 내려간 해양판은 그 자리에 머문다. 우물 속의 두레박이 물이 채워져 무거워질 때까지 물 위에 머무는 것처럼. 해양판의 침강이 계속 일어나도 670km 지점에서는 밀려드는 해양판들이 어느 정도의 무게가 될 때까지 체류하게 된다. 
그러다 무게가 너무 무거워지면 불안정해진다. 충분히 무거워진 해양판은 더 깊은 곳으로 낙하하기 시작한다. 물이 가득 채워진 두레박이 우물 속으로 가라앉는 것처럼. 낙하하는 판의 무리는 계속 가라앉아 맨틀과 핵의 경계에 쿵, 하고 떨어진다. 그러면 그 주변에 있던 뜨거운 맨틀 물질이 반동적으로 상승을 시작하여 상승류를 만들게 된다. 뜨거워진 맨틀 물질의 상승류는 차가워진 해양판의 무리가 맨틀 - 핵의 경계에 떨어져 생기기도 하지만 맨틀과 핵의 온도 차이 때문에 생기기도 한다. 아주 뜨거운 핵은 그 위에 놓인 맨틀을 가열시킨다. 그러면 맨틀은 가벼워져 상승하게 된다.
이처럼 차가운 판이 낙하하고 뜨거운 맨틀이 상승하는 현상을 플룸이라고 한다. 차가운 판의 낙하를 차가운 플룸, 뜨거운 맨틀의 상승을 뜨거운 플룸이라 한다. 우리가 지진파를 통해 밝힌 지구 내부의 온도 차이는 바로 차가운 플룸과 뜨거운 플룸의 존재를 나타낸다. 지구 내부의 저온부는 차가운 플룸이 하강하는 곳이고 고온부는 뜨거운 플룸이 상승하는 곳이다. 하와이 열점이 뜨거운 플룸이 상승하는 곳이다. 아프리카 내부로 상승하는 뜨거운 플룸은 아프리카의 동쪽을 떨어져 나가게 하는 힘이기도 하다. 
플룸구조론은 판구조론이 설명하지 못하는 부분을 잘 보충해준다. 지구 표층의 운동은 판구조론이, 더 깊은 내부에서의 운동은 플룸 구조론이 설명하고 있다. 지구 심부(深部)에서는 뜨거운 플룸의 상승과 차가운 플룸의 하강이 일어난다. 지구의 표층에서는 상부 맨틀의 대류에 의해 판이 이동한다. 이런 움직임들이 지구에서 일어나는 여러 현상을 지배한다. 지구의 심장은 핵이다. 핵과 맨틀의 경계에서 일어나는 현상은 마치 심장 박동과 같다. 이 박동에 의해 지구의 에너지가 나가고 돌아온다. 그 에너지는 뜨거운 플룸을 동맥으로, 차가운 플룸을 정맥으로 하여 계속 순환한다. 이 순환이 지난 46억년 동안 대륙을 모으고 떨어지게 한 동력이다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/781/59/cover150/8954420486_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=7815909벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17242484Mon, 27 Apr 2026 22:23:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17242484우주의 바다로 간다면 - NASA의 과학자, 우주의 심해에서 외계 생명체를 찾다
케빈 피터 핸드 지음, 조은영 옮김 / 해나무 / 2022년 09월

[우주의 바다로 간다면]은 심해의 열수구 이야기로부터 단서를 얻어 외계의 바다에 생명체가 있다는 강한 확신 아래에 관련 지식을 동원해 그 탐색에 대해 서술한 책이다. 많은 것을 배우고 알게 해준 책이다. 빌려서 읽다가 소장하면서 느리더라도 충분히 이해하면서 읽으려고 구입했다. 우주생물학자이자 행성과학자인 케빈 피터 핸드의 책이다. 'NASA의 과학자, 우주의 심해에서 외계 생명체를 찾다'란 부제를 가진 책이다. 저자는 영화 감독 제임스 캐머런과 함께 대서양의 심해를 탐사한 것으로 유명하다. 내셔널지오그래픽은 지구의 해양을 탐사하는 것은 외계 바다를 탐험하는 핵심이라고 말했다. 제임스 캐머런은 우리 위의 별을 가만히 응시하고 우리 아래의 심연을 묵묵히 들여다보는 모든 이들이 반드시 읽어야 하는 책이라 설명했다. 
저자는 잠수정을 타고 바다 밑바닥으로 내려가는 것은 열기구, 스쿠버 다이빙, 우주 비행을 하나로 합친 기분이라고 말한다. 이어 잠수정을 타고 해저로 내려가는 여행을 특별한 첨단 기술의 도움을 받아야만 가능한 여행이라고 말한다. 그리고 자신은 심해 전문가가 아닌 항성이나 행성, 위성을 전공한 사람이라고 말한다. 목성의 위성인 유로파의 물리학과 화학을 파고들던 박사과정 학생이었던 케빈 피터 핸드는 [타이타닉]과 [터미네이터] 등을 성공시킨 영화감독 제임스 캐머런의 제의를 받고 심해져 탐사에 동참하게 되었다. 케빈 피터 핸드의 목적은 심해 환경이 유로파 바다의 조건과 유사할 가능성을 헤아려보려는 것이었다. 
저자는 심해의 열수구를 깊은 대양의 생명체를 위해 마련된 화학적 오아시스로 규정한다. 이 책을 읽는 나는 심해의 열수구가 생명체 탄생 환경에 단서를 주는 것에 관심이 있다. 잠수정 물리학의 기본 목적은 찌그러지지 않을 것, 필요할 때 떠오를 것이다. 바닷속에서 압력은 꽤나 극단적으로 변하지만 온도의 차이는 비교적 크지 않다. 잠수정의 이동속도도 그리 빠르지 않다. 수압을 견디고 중량을 덜어내어 부력을 생성하는 한 결국 잠수정은 코르크 마개처럼 바다 위로 떠오를 것이다. 대서양 한복판의 목표지점에 도착한 팀은 두 잠수정으로 나누어 하강했다. 캐머런과 두 명이 한 팀, 케빈 피터 핸드와 또 다른 두 명이 한 팀을 이루었다. 
메네즈 그웬이라는 해저 화산의 열수구를 조사하는 것이 과제였다. 팀은 메네즈 그웬의 옆구리를 몇 시간씩 돌아다니며 뜨거운 열수구가 뿜어내는 물질을 잠수성의 로봇 팔을 휘둘러 수집했다. 바다에서는 전자기 스펙트럼의 어떤 파장도 제대로 전송할 수 없다. 물은 짧은 파장에서 긴 파장까지 빛을 쉽게 흡수하므로 바다 밑바닥에서는 시각을 이용해 보거나 소통할 수 없다. 소리 말고는 모두 바다 속에서 먼 거리를 이동하지 못한다. 고래나 돌고래가 소리를 이용해 소통하는 이유도 부분적으로는 여기에 있다. 저자는 바다 위 켈디시호에서 아래의 자신들이 괜찮은지 확인하기 위해 꾸준히 핑 신호를 보내는 것도 같은 맥락에서라고 말한다. 배터리도 체크해야 한다. 잠수정의 이산화탄소 집진기가 제대로 기능하지 못하면 작은 구체가 유독가스로 가득 찬 공으로 변하게 된다. 
저자의 상상은 지구의 바다에서 출발해 지구 밖 바다의 가능성까지 한없이 표류했다. 최근 태양계를 탐사한 결과로 미루어보면 이 우주에 지구 같은 행성은 드물지만 얼음에 뒤덮여 하늘이나 대기와는 완전히 차단된 깊은 바다를 품은 천체는 어디에나 존재한다. 태양계에서 그런 천체는 거대 행성의 위성으로 목성의 위성인 유로파와 가니메데, 칼리스토, 토성의 위성인 타이탄, 엔셀라두스, 해왕성의 위성인 트리톤 정도이다. 목성의 위성인 이오에는 물이 없다. 해왕성의 위성 트리톤은 신기하게도 자전 방향과 반대로 공전한다. 이곳도 지하에 바다가 있을 가능성이 점쳐진다.
[우주의 바다로 간다면]은 극한의 조건에서 살아가는 지구 생명체와 지구 밖에서 생명이 살 만한 바다 환경을 만드는 물리, 화학 사이의 연결고리를 탐험한다. 지구의 생명으로부터 배운 게 있다면 대체로 물이 있는 곳에 생명체가 있다는 사실이다. 물은 모든 생물에 필수적인 물질이다. 물은 세포 내 모든 화학작용을 가능하게 하는 용매이며 크고 작은 모든 생명체가 자라고 대사하는 데 필요한 많은 양의 화합물을 용해한다. 살아 있는 모든 세포는 복잡한 생명 작용이 일어나는 작은 물주머니다. 따라서 태양계의 지구 아닌 곳에서 생명체를 찾을 때 물이 발견될 가능성이 있는 것 또는 과거에 물이 존재했을 장소를 먼저 수색하는 게 당연하다. 
과거의 물과 현재의 물을 구분하는 것이 중요하다. DNA와 RNA처럼 생명을 이루는 분자는 기록을 오래 남기지 못한다. 지질학적 관점에서 단기간에 속하는 수천 년, 수백만 년이면 모두 분해되어 사라진다. 뼈와 그 밖의 광물 구조는 화석이 되어 훨씬 오래 머무른다. 화석은 훌륭한 지표이지만 화석이 된 유기체에 대해서만 말해줄 뿐이다. 지구에서는 모든 생명이 DNA, RNA, ATP, 단백질로 움직인다. 저자는 DNA, RNA, ATP, 단백질이라는 패러다임이 다른 방식으로도 가능한지 알고 싶다고 말한다. 갈릴레이 이후 수십 년 동안 이루어진 수학과 물리학의 발전으로 물리법칙이 지구 밖에서도 통한다는 사실이 인정되었다. 
중력, 에너지, 가속도는 지구에 있는 물체뿐 아니라 지구 밖의 세상과 경이로움까지 지배했다. 주기율표의 원소들이 지구는 물론이고 그 너머의 모든 것을 구성하고 있었다. 화학 역시 지구 바깥에서도 작동했다. 20세기에 우주시대가 도래하면서 달, 금성, 화성, 수성, 소행성대를 탐사한 인간과 로봇 탐험가들이 마침내 지질학 원리마저 지구 바깥에서 통한다는 사실을 보였다. 태양계와 그 바깥의 천체에도 바위, 광물, 산, 화산이 존재했던 것이다. 생물학은 아직 도약에 이르지 못했다. 지구의 생물학이 지구 바깥에서도 작동할까? 우리가 알고 사랑하고 생명이라 부르는 현상이 지구 밖에서도 적용될까? 우리 자신을 정의하는 것이 바로 이 현상임에도 그것이 얼마나 보편적인지 우리는 아직 알지 못한다.
정리하면 물리, 화학, 지질 등이 지구 밖에서도 적용이 되는 반면 생물학도 그런지에 대해서는 아직 말할 수 없다. 화성의 생명체는 지구에서 온 것일 수도 있고 그 반대의 경우일 수도 있다. 저자는 자신은 여전히 물과 탄소에 기반을 둔 생명체를 찾는다고 말한다. 탐험가이자 생태학자인 자크 이브 쿠스토는 바다는 생명이라는 말을 했다. 미국의 해양 생물학자 윌리엄 비브(William Beebe: 1877-1962)는 발광 생물이 흩뿌려진 어두운 바다를 별빛이 반짝이는 밤하늘에 비유했다.(39 페이지) 1930년대 배티스피어(Bathysphere)라는 잠수구를 타고 심해를 탐사하며 비브는 최초로 발광 생물 세계를 발견하고 기록한 인물이다. bathysphere에서 bathy는 deep을 뜻한다. 그의 글 제목이 인상적이다. half mile down이 그것이다. 
생물발광의 기원은 지구의 대기와 바다에서 산소 농도가 증가한 사건과 관련이 있다.(278 페이지) 1977년 앨빈호(Alvin)의 연구팀이 우연히 발견한 것은 열수구라고 부르는 지형으로 본질적으로는 바다 밑바닥에서 강력하게 솟아오르는 온천이다. 수심 2,000m 깊이에서 앨빈호의 조명이 비춘 것은 공장의 긴 굴뚝을 닮은 복잡한 구조물이었다. 이 바다 속 굴뚝은 산업혁명 시대의 활발한 제련소처럼 연기를 피워대고 있었다. 그러나 진짜 연기가 아니라 끓는점을 한참 넘어 400°C에 가까운 유체 구름이었다. 이런 고온에서도 유체는 끓지 않았다. 압력이 너무 높기 때문이다. 이 고온, 고압의 과열된 유체에는 용해된 광물은 물론이고 수소, 메테인, 황화수소 같은 기체까지 포함되었다.
열수구보다 더욱 놀라운 것은 굴뚝 주변에 형성된 기이하고 아름다운 생태계였다. 바다 밑바닥에서는 그 어디에도 태양이 보이지 않고 우리가 아는 먹이사슬은 끊어져 있다. 태양이 보내는 밑은 수심 약 300m까지만 들어오고 그 아래에서 광합성은 선택사항이 아니다. 이 열수구에 존재하는 먹이사슬의 기반은 무엇일까? 바로 이곳에서 일어나는 화학작용이 필수 영양소를 제공하고 깊은 바닷 바닥에 생명의 오아시스를 형성한다. 열수구는 수소, 메테인, 황화수소, 다량의 금속 등을 분출한다. 그 중 상당수가 미생물의 맛 좋은 간식임이 밝혀졌다. 이곳의 미생물은 광합성 대신 화학합성을 활용한다. 저자는 수면의 두꺼운 얼음은 절연층을 형성해 냉기가 스미는 것을 막아 바닥 쪽 호숫물이 얼지 못하게 한다고 말한다. 수심이 몇 미터에 불과한 북극 호수의 얼음 아래에 간신히 남은 물 속 공간이 물고기와 온갖 수생 생물에게 안전한 보금자리를 제공하는 이유가 이것이다. 얼음의 열전도율이 컸다면 유로파나 안셀라두스 같은 위성의 내부에서 생성된 열은 얼음을 뚫고 빠져나가 우주로 사라지고 천체를 꽁꽁 얼어붙은 고체로 남겨두었을 것이다. 
얼음이 물에 뜨고 열을 잘 전도하지 않는다는 단순한 사실은 우주에 바다 세계가 존재할 수 있고 또 존재하는 결정적인 토대가 된다. 저자는 새로운 골디락스 시나리오에서 에너지원은 항성이 아닌 조석(潮汐)이라 말한다. 저자는 위성에서 일어나는 조석 가열(tidal heating)만을 살펴볼 것이라 말한다. 그것이 바다 세계와 가장 연관성이 크기 때문이라는 것이다. 저자에 의하면 거대 행성을 공전하는 얼음 덮인 위성의 외계 바다가 있다면 그곳에서는 태양 에너지가 아닌 조석 에너지에 의해 열이 공급될 가능성이 크다. 천체가 서로에 대해 움직일 때는 조석 줄다리기로 인해 천체를 이루는 고체 덩어리가 마치 고무공을 주물렀을 때처럼 실제로 늘어났다가 풀어졌다가 한다. 고무공은 수십 차례 쥐었다가 놓으면 내부 마찰로 인해 따뜻해진다. 이와 비슷하게 천체 사이의 줄다리기가 천체 내부에서 마찰과 역학 에너지를 생성하며 열을 만든다. 
처음 형성될 때 지구는 철, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 니켈, 구리처럼 생명체에 필요한 무거운 원소들을 꽤나 잘 모았다. 모두 지구의 바위에서 풍부하게 발견되는 원소들이다. 그러나 탄소, 수소, 질소, 산소, 인, 황 같은 가벼운 원소의 성적은 신통치 않다. 지구에 있는 탄소와 질소는 목성과 토성을 비롯한 외행성계의 1%에 불과하다. 인류에게 유로파의 표면이 얼음으로 덮여 있다고 확신을 준 것이 분광학이다. 이 사실은 그 아래에 바다를 발견하기 위한 첫 번째 퍼즐 조각이 되었다. 그렇다면 이 재주 많은 유인원이 어떻게 분광학을 시작하고 그 힘을 알아보게 되었을까? 실험실의 암석 표본에서 멀리 있는 위성의 표면까지 모든 것의 조성을 측정하게 해준 이 도구를 어떻게 개발하게 되었을까? 분광학 그리고 빛과 물질의 상호작용에 대한 이해는 유로파의 표면을 알아가는 과정의 핵심이다. 
분광학이 가능한 이유는 화합물과 원자가 빛을 흡수하고 방출하는 파장이 그 원자와 분자의 구조와 직접 연관되기 때문이다. 원자 수준에서는 전자가 빛을 흡수하고 방출할 때 그 원자의 전자 구름 안에서 에너지 수준이 올라가고 내려간다. 분자 수준에서는 서로 연결되는 원자들이 빛을 흡수하고 방출할 때마다 각기 다른 방식으로 진동한다. 전자기 스펙트럼 상에서 물의 행동은 상대적으로 단순한 분자로 이루어진 물질 치고는 다소 복잡하다. 기본적으로 가시광선 영역에서 액체나 고체 상태의 물은 투명하다. 다시 말해 물 속을 들여다볼 수 있다는 말이다. 푸른색 빛을 제외하면 가시광선의 파장 대부분이 상대적으로 쉽게 물을 통과하거나 물 분자에 흡수된다. 그러나 푸른색 빛은 물 주위로 흩어지기 때문에 바다는 하늘의 색이 푸른 것이다. 
고체인 얼음도 상당히 투명한 편이다. 그러나 얼음 결정이 작아지면 결정의 표면이 작은 거울이 되어 빛이 사방으로 튕겨 다니다가 우리 눈에 되돌아오는데 그래서 눈이 하얀 것이다. 빛은 결정을 통과하지만 그 후에 반짝이는 샹들리에처럼 가장자리에서 튕겨 나오며 모든 색깔을 돌려보내기 때문에 우리 눈에 하얗게 보인다. 파장이 긴 적외선 영역으로 이동하면서 물은 훨씬 더 투명해진다. 다시 말해 물은 적외선 광자가 쉽게 통과할 수 없다. 물의 구조, 산소와 수소 사이의 결합 간격과 강도 때문에 적외선 광자를 꽤 잘 흡수한다. 이러한 이유로 적외선 분광학은 얼음과 물을 연구하는 데 매우 유용하다. 
바다 세계의 퍼즐의 첫 번째 조각이었던 분광 관측은 유로파 표면에서 얼음의 존재를 드러냈다. 그러나 이것은 어디까지나 수박 겉핥기에 불과하다. 적외선 분광학은 유로파 표면에 약 100 마이크로m 아래까지만 감지할 뿐 두꺼운 얼음을 뚫고 그 밑에 무엇이 있는지는 알려주지 못했다. 겉에만 얇은 얼음이 덮고 있고 그 밑에는 단단한 바위가 자리 잡고 있는지도 모를 일이다. 중력 측정은 유로파 내부 상태를 드러내는 데 일조한, 퍼즐의 두 번째 조각이다. 이 측정은 어떻게 이루어졌을까? 또 중력 측정이란 무엇인가? 
유로파의 관성 모멘트에 따르면 유로파에서는 밀도가 높은 철분으로 이루어진 핵을, 그보다 밀도가 낮은 암석층이 둘러싸고 그 이후에 고체 또는 액체 상태로 80~ 170km 두께의 물이 감싸고 있다. 중력 측정으로는 액체 물의 밀도와 얼음을 구분할 수 없다. 무지개를 원소와 연결하고 우주선의 베이비시터가 되고 공항 보안검색대에 집착하여 찾아낸 증거가 모두 모여 유로파 내부의 바다를 증명했다. 분광학은 얼음 표면을 중력 데이터는 물로 된 두꺼운 바깥 껍질층을, 자기계 데이터는 대규모의 짠 바다로 가장 잘 설명되는 지표 근처의 전도층을 찾아냈다. 유로파에서 외계 바다를 발견하는 데 필요했던 세 조각짜리 쉬운 퍼즐이었다. 
이 사실에 조석 에너지 소산과 라플라스 공명 모델까지 추가하여 유로파는 처음 생성된 이후 조석과 방사성 붕괴를 통해 지속적으로 가열되어 왔음이 드러났다. 한 마디로 말해 지금 이 순간 유로파의 바다는 존재한다. 그리고 수십억 년 동안 거기 있었을 가능성이 크다. 저자는 유로파, 엔셀라두스, 타이탄은 지구 너머에서 생명을 찾을 전망이 가장 높은 바다 세계들이라고 말한다. 그러나 다른 곳에도 외계의 해양이 존재할 가능성은 있고 그곳에서도 생물이 살 수 있거나 이미 살고 있는지도 모른다고도 말한다. 이제 멀리 있는 천체의 얼음 지각 밑에 바다가 있을 가능성을 타진하는 방법이 잘 갖춰졌으므로 태양계의 다른 지역에서 외계 바다를 드러내는 증거나 우주 생물학적 잠재력을 빠르게 훑어볼 수 있다. 
오늘날 지구의 전형적인 열수구는 그 열수구에서 나오는 화학물질을 먹거나 또는 서로 잡아 먹고 사는 미생물과 큰 생물이 공존하는 아름답고 기이한 생태계에 둘러싸여 있다. 수십억 년 전 어린 지구에서 열수구는 생명 탄생의 핵심이 되는 풍요로운 장소를 제공했을지도 모른다.(221 페이지) 이 초기 굴뚝에서 메테인, 수소, 암모니아 황화물 같은 화합물이 흘러나왔다. 그리고 굴뚝에 대단히 반응성 높은 광물과 상호작용하여 아미노산, 당, 핵산으로 합성되었다. 굴뚝의 구조는 크고 다공성이며 금속이 풍부한 지구화학 환경으로 해저에 자리 잡은 대자연 고유의 촉매 변환기와 같다. 뜨거운 유체가 굴뚝으로 흐를 때 굴뚝 속 작은 기포의 공간이 마침내 세포가 될 격실로 기능했을지도 모른다. 그런 환경에서 합성을 제한하는 한 가지 요소는 물이 지나치게 많은 것이다.
열수구는 바다에 있다. 따라서 열수구에서 만들어진 내용물은 대체로 바다에서 빠른 시간에 희석되었을 것이다. 건조 단계가 순환에 포함되는 조수 웅덩이를 생각해 보라. 아미노산과 같은 작은 분자를 연결하고 싶을 때 건조는 좋은 것이다. 화합물을 농축함으로써 결합을 격려하기 때문이다. 더 나아가 두 아미노산이 결합할 때 물 분자가 만들어진다. 바다 속처럼 이미 주위에 물이 차고 넘치는 곳에서 이런 반응은 덜 선호된다. 그러므로 물이 너무 많지 않은 곳이 유리하고 반대로 심해 열수구 굴뚝에서처럼 물에 둘러싸여 있는 것은 불리한 여건일지도 모른다. 이처럼 화합물이 희석될 가능성이 있지만 열수구 굴뚝이 대형 필터로 작용하고 굴뚝 속 작은 기포가 국제적으로 화합물에 농축을 돕는다는 것이 일반적인 주장이다. 
이 두 시나리오에 각각 상당한 장단점이 있다. 사실 두 시나리오가 모두 옳을지도 모른다. 생명의 기원이 한 가지 경로에 구속될 필요는 없다. 그러나 지구 밖 생명체를 탐색할 때는 각기 의미가 다르다. 조수 운동의 시나리오는 일단 대륙이 있어야 가능하다. 생명의 기원을 다루는 학계는 크게 두 진영으로 나뉘어진다. 양쪽 모두 바다 세계탐사에 영향을 미친다. 첫 번째 진영은 작은 분자로 이루어진 수프가 농축 탈수되는 것이 더 큰 분자의 합성을 촉진하는 가장 좋은 방법이라고 주장한다. 그 강력한 후보지가 고대 바닷가의 조수 웅덩이다. 조석 현상으로 바닷물이 들어왔다가 나갈 때마다 젖었다 말랐다 반복하는 순환은 상상할 수 있다. 
조수 웅덩이가 마르고 물이 대기해서 사라질 때면 아미노산 같은 분자는 서로 연결하여 작은 사슬을 형성하려는 성질이 더 강해진다. 이 사슬이 초기 단백질로 기능했을 것이다. 마찬가지로 핵산과 당 역시 문제를 통해 보다 순조롭게 결합했을 수 있다. 조수 웅덩이 안에 암석과 광물이 이 반응을 촉매했을 가능성이 크다. 특히 물이 증발하여 분자가 농축된다면 말이다. 마지막으로 태양의 자외선 또한 이 반응의 일부를 촉매하여 분자를 결합하는 에너지를 제공했을지도 모른다. 초기에 이처럼 무작위적인 반응을 통해 조립된 유기물질대부분은 쓸모없는 덩어리에 불과했을 테지만 마침내 스스로 복제하는 분자가 탄생했다. 그리고 RNA 세계를 향하는 결정적인 디딤돌인 RNA 전구 물질이 되었다. 이 성공적인 원시 DNA가 구획에 통합되자 마침내 세포는 바다로 흘러 나가 계속 수를 불렸다. 
그곳에서 생명은 고대 바다 수면의 거품으로 자라고 번식했다. 생명의 기원의 두 번째 진영은 큰 분자의 합성을 촉진하는 색다른 방법을 제시했다. 지각 활동이 활발한 해저의 화학반응이 그 간극을 딛는다는 주장이다. 열수구가 흥미로운 심해의 화학의 장소이자 어쩌면 생명이 기원한 장소로 모두의 사랑을 받는다. 열수구 시스템은 화학반응에 가마솥이 고지구가 바다를 낳은 이후로 계속해서 수프를 끓이고 있다. 지구상에도 과거의 창이 될 만한 장소가 있다. 지구에서 생명이 탄생했을 환경을 보여주는 창이자 더 나아가 외계 바다에서 생명의 기원을 보여줄 창이다. 열수구 주변에서 생명이 시작될 수 있다면 대서양 수심 1km 아래의 잃어버린 도시 로스트 시티에 즐비한 열수구의 마법 같은 풍경이 그 창일지도 모르겠다. 
대서양의 열수구 지역이 잃어버린 도시라는 의미의 로스트 시티라 불리는 이유는 고대 도시의 유적처럼 거대한 탄산칼슘 기둥으로 이루어졌기 때문이다. 2000년에 발견된 이 곳은 수십m 높이의 흰색 탄산칼슘 기둥들이 잊혀진 고대 도시의 성탑이나 신전처럼 거대한 모습을 하고 있다. 이곳에서는 알칼리성 열수가 뿜어져 나온다. 이름 지은 사람은 2000년 12월 앨빈호를 타고 탐사에 나섰던 해양학자 데보라 켈리(Deborah Kelly) 박사와 그녀의 연구팀이다. 생명의 기원을 로스트 시티 형태의 열수구로 본다는 것은 전통적인 블랙 스모커에서 생명이 기원했다는 설을 부정하거나 완전히 다른 것으로 보는 것은 아니고 생명 탄생의 구체적인 장소와 환경에 대한 최신 이론을 기반으로 주류 의견이 이동하고 있다는 것을 의미한다. 
블랙 스모커 이론과 로스트 시티 이론 모두 1) 생명 탄생의 요람이 빛이 전혀 들지 않는 심해 환경이라고 주장한다. 2) 태양 에너지가 아닌 지구 내부의 지열 에너지와 화학적 에너지를 이용하여 생명이 시작되었다고 본다. 3) 수압과 온도, 광물 성분이 풍부한 열수 구가 유기물 합성을 촉진하는 환경을 제공한다고 본다. 4) 새로운 지각이 형성되는 해저 지각 운동과 관련이 있다. 
블랙 스모커 이론은 1) 화산 활동 중심의 매우 뜨거운 열수(약 300~400°C)를 환경으로 본다. 2) 황화철, 황화구리 등 금속 황화물과 산성 환경으로 본다. 3) 너무 높은 온도로 인해 초기 생명체의 복잡한 유기분자가 파괴될 위험이 있다고 지적받는다. 
로스트 시티 이론은 1) 맨틀 암석 반응에 의한 비교적 온화한 열수(약 40~90°C)를 환경으로 본다. 2) 탄산칼슘 기둥과 알칼리성 환경으로 본다. 3) 낮은 온도와 알칼리성 환경이 초기 생체 분자(RNA 등)의 구조 안정화에 더 유리하다는 평을 받는다. 
1977년 앨빈(Alvin)호에 의해 블랙 스모커가 발견되었고 후에 화이트 스모커가 발견되었다. 2003년 로스트 시티에 내려갔던 저자는 로스트 시티를 반짝이는 흰색 탄산염 암석으로 형성된 열수구 탑이 밭을 이루고 있는 곳으로 지칭했다. 스페인 건축가 안토니 가우디의 사그리아 파밀리아 대성당이 로스트 시티의 첨탑을 닮았다고 말한다. 저자는 로스트 시티의 열수구는 블루 토치보다 핫팩에 가깝다고 말한다.(231 페이지) 지구를 뚫고 올라오는 용융된 암석으로 뜨거워진 것이 아니라 가장 깊은 곳에 있는 가장 무겁고 금속이 풍부한 암석이 해저의 바닷물과 섞이면서 일어나는 화학반응을 통해 열이 발생하는 것이다. 그 화학반응은 발열성이다. 그리고 기체와 광물질을 풍성하게 생성한다. 
이러한 반응 과정을 사문석화 작용이라고 부른다. 그 결과로 생성되는 많은 암석이 초록색 뱀의 비늘 같은 형태와 질감을 보이기 때문이다. 이 작용으로 만들어지는 광물의 하나가 리자다이트이다. 도마뱀의 피부를 닮았기 때문에 이런 이름이 붙었다. 발열 반응은 다양한 화합물과 광물이 섞일 때 열을 발생시킨다. 핫팩은 주머니 안에 반응성 높은 철가루가 공기 중 산소와 결합할 때 열이 나는 원리를 이용한다. 핫팩의 내용물이 공기가 통하는 부직포에 담겨 비닐에 포장되는 것이다. 비닐 포장이 사용되기 전까지 핫팩에 산소가 들어가지 않게 막아준다. 포장을 뜯는 순간 산소가 철 가루를 산화시키고 결국 일종의 녹을 만들어낸다. 그 부산물로 열이 생성되고 손이 따뜻해진다. 
이 열수구는 감람암 같은 암석이 물과 접촉하면 언제 어디서나 만들어진다. 이런 반응은 지구의 역사 전반에 걸쳐 또 화성에서 유로파 엔셀라두스까지 지구 밖의 많은 세계에서 충분히 일어났을 법하다. 이 시스템은 해저의 균열이 생겨 물이 바위로 스며들기만 하면 되므로 아주 흔하게 일어날 수 있다. 우리는 천체가 판 구조로 이루어지기 위한 조건이 무엇인지 모른다. 그러나 해저의 균열은 외계 바다에서도 얼마든지 가능한 현상이다. 저자는 바닷물에 과도하게 넘치는 양성자는 양성자 농도가 낮은 열수구 내부로 들어가고 싶어 하며 열수구 내부의 양성자 농도 기울기야말로 퍼즐의 다른 조각이 될 수도 있다고 말한다. 
흥미로운 사실은 제임스 러브록이 [가이아]를 화성과 금성에 대한 설명으로 시작했다는 점이다.(269 페이지) 지구가 거주 가능한 상태를 유지할 수 있었던 특별한 성분은 무엇이었을까? 러브록이 찾은 답은 생명 그 자체였다. 저자는 가이아 가설이 행성 규모의 생태계를 바라보는 아름다운 사고의 틀이라 생각한다고 말한다. 비교적 안정된 열수구를 감지할 눈이라면 차라리 적외선에 민감해야 한다. 다만 눈으로 열수구를 찾을 때 가장 큰 문제점은 열수구를 둘러싼 바닷물 때문에 먼 거리에서는 열을 볼 수 없다는 점이다. 차가운 물이 열기를 모조리 덮어버릴 테니까. 인간이 완벽한 열수구 지도를 손에 넣지 못한 이유도 여기에 있다. 바닷물이 열 신호를 가리기 때문이다. 바닷물이 가시광선의 광자도 산란시키므로 위의 시야는 수백m로 제한된다. 생물학적 관점에서 뜨겁고 화학적으로 풍부한 열수구를 찾는 데 필요한 핵심 감각은 미각, 후각, 촉각, 시각의 조합이다. 메테인, 수소, 황화수소 냄새를 맡는 능력에 더하여 먼 거리에서 열수구 냄새를 추적할 수 있는 심해 사냥개가 되어야 한다. 
저자의 목적은 지구 밖에서 생명체를 찾는 것에 맞춰져 있었지만 나는 그의 책을 통해 지구의 바다를 더 이해하고 배울 필요가 있었다. 물론 지구의 바다 이야기와 외계 행성의 바다 이야기가 연결되어 아주 유익하고 좋았다. 레이첼 카슨의 [우리를 둘러싼 바다]에서 시작되고 몇 권의 최신 책을 거쳐 바다 이야기에 대한 관심이 이 책으로 마무리된 느낌이 든다. 이 책보다 더 구체적이고 풍성한 책이 언제쯤 나올까? 기다리도록 하자. 저자의 종횡무진의 이론 섭렵 덕에 오피올라이트에 대해서도 어느 정도 알 수 있게 되었다. 감사하다. 책의 마지막 문장은 “유로파, 그리고 우리 태양계의 많은 외계 바다가 기다리고 있다.”다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/30042/76/cover150/k312839366_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=300427675벤투의스케치북페이퍼https://blog.aladin.co.kr/763054172/17238892Sun, 26 Apr 2026 07:50:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17238892   


 










* 나의 질문;기후역학 석좌교수인 자가디시 슈클라는 기후변화에 관한 정부 간 협의체 4차 평가보고서의 핵심 저자이기에 2007년 정치인인 엘 고어와 함께 노벨 평화상을 수상했다. 반면 기상학 박사인 일본계 미국인 마나베 슈쿠로는 지구 온난화를 예측하는 데 선구적이고 중요한 역할을 한 공로를 인정 받아 2021년 노벨 물리학상을 수상했다. 자가디시 슈클라는 과학자이지만 중요 보고서를 작성한 핵심 저자여서 노벨 평화상을 수상한 것이고 마나베 슈클로는 과학 업적을 인정받아 노벨물리학상을 수상한 것인가?   AI의 답;네. 그렇습니다. 두 분 모두 기후 역학을 연구하는 과학자이지만, 슈클라는 과학적 성과를 바탕으로 정책에 영향을 미치는 보고서 작성(평화상)에 기여한 공로로, 마나베는 기후 모델링의 기초적인 물리학적 토대를 마련한 공로(물리학상)로 상을 받았습니다.   * 나의 질문;조르주 파리시도 마나베 슈쿠로, 클라우스 하셀만 등과 함께 2021년 노벨 물리학상을 수상했다. 파리시도 기후 관련 공로로 노벨상을 수상한 것인가?   AI의 답;조르주 파리시 교수는 마나베 슈쿠로, 클라우스 하셀만과 함께 2021년 노벨 물리학상을 공동 수상했지만, 기후 변화 관련 공로로 수상한 것은 아닙니다. 원자에서 행성 단위에 이르기까지 물리적 시스템에서 '무질서와 변동의 상호작용'을 발견한 공로로 수상했습니다.   * 나의 질문: 조르주 파리시의 무질서와 질서의 상호작용 이론으로 기후를 분석할 수 있는가?   AI의 답; 네. 조르주 파리시의 이론은 지구 기후와 같이 수많은 요소가 무작위로 얽혀 있는 복잡계(Complex System)에서 패턴을 찾아내는 핵심적인 도구입니다. 파리시의 이론은 이 스핀 유리 안의 무질서 속에 질서가 존재한다는 것을 보여주었으며 이 방법론이 기후 시스템의 무작위성 내에 숨겨진 질서를 발견하는 데 적용되었습니다. 파리시는 자신의 이론을 통해 기후를 비롯한 ‘복잡계가 지배하는 미래’를 완벽하게 예측하는 것은 불가능하다는 점을 분명히 했습니다. 하지만 무질서한 시스템 속에서도 '변하지 않는 구조'나 '확률적인 질서'를 이해함으로써 기후 위기에 대해 더 나은 과학적 근거를 제공할 수 있습니다. 
* 자가디시 슈클라의 [내일 날씨는 맑음]을 주문했다. 올해 마나베 슈쿠로의 [기후의 과학], 조르주 파리시의 [무질서와 질서 사이에서] 등을 읽었다. [내일 날씨는 맑음]까지 읽으면 기후에 대해, 기후와 관련한 노벨상 수상자들에 대해 더 잘 알 수 있을 것이다. 출판사, 번역자 등에 두루 감사한다. 
* 기후 과학자와 정치인이 수상한 2007년 노벨 평화상, 기후 과학자와 복잡계 이론가가 수상한 2021년 노벨 물리학상을 보며 평화는 과학과 정치 현실이 조화를 이루는 데서 오는 것이리라는 생각을 한다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/39130/17/cover150/k732137550_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=391301704벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17238187Sat, 25 Apr 2026 18:40:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17238187찬드라세카르가 들려주는 별 이야기 - 과학자들이 들려주는 과학이야기 56
정완상 지음 / 자음과모음 / 2005년 09월

[찬드라세카르가 들려주는 별 이야기]는 정완상의 책이다. 얇은 책이지만 별에 관한 주요 내용들이 빠짐없이 소개되어 있다. 이 책은 자음과 모음 출판사에서 나온 과학자들이 들려주는 과학 이야기 시리즈의 56번째 책이다. 정완상은 최근 성림원북스에서 20권으로 이루어진 세상에서 가장 쉬운 과학수업 시리즈를 냈다. 그 중의 한 권이 [별의 물리학]이다. 세상에서 가장 쉬운 과학수업 시리즈는 자음과 모음의 과학자들이 들려주는 과학 이야기보다 업그레이드된 책들이다. 과학자들이 들려주는 과학 이야기 시리즈는 여러 저자가 참여했고 세상에서 가장 쉬운 과학수업 시리즈는 정완상의 책이다.   [찬드라세카르가 들려주는 별 이야기]는 세계에서 최초로 별을 관측한 사람들 이야기로부터 시작된다. 세계에서 최초로 별을 관측한 사람들은 바빌로니아 사람들이다. 그들은 지금의 이라크 지역인 티그리스 강과 유프라테스 강 사이인 메소포타미아에 살고 있었다. 그들은 기원전 1580년 최초로 하늘의 별을 기록한 천문도를 만들었다. 기원전 1200년경에 이르러서는 이집트 사람들과 중국 사람들도 별에 대한 그림을 그리고 별에 대한 연구를 시작했다. 그리스 시대에 와서 별을 연구하는 천문학은 과학의 한 분야가 되었다.   천문학은 그리스어로 ‘별의 이름을 주다‘라는 뜻이다. 흔히 점성술과 천문학을 같은 것으로 생각하지만 둘은 완전히 다르다. 천문학은 별이나 행성 등 천체의 탄생 및 구조를 밝히는 과학이다. 점성술은 별의 움직임이 사람들의 생활에 좋은 영향을 주는지 나쁜 영향을 주는지를 예측하는 기술이다. 점성술은 과학이라고 말할 수는 없다.   천문학에서는 스스로 빛을 내지 못하는 천체를 어두운 물질이라 부른다. 가령 태양계에서 밝은 물질은 태양 하나뿐이고 지구를 비롯한 다른 행성들과 그의 위성들은 모두 어두운 물질이다. 밤하늘에 보이는 별과 별 사이에는 어두운 물질이 있을까? 그렇다. 아주 오래전 사람들은 여러 개의 별들이 모여 어떤 모양을 하고 있다고 생각했다. 이렇게 별들이 만들어내는 모양을 별자리라고 부른다. 이렇게 별자리를 나타냄으로써 사람들은 어떤 별자리가 보이는가에 따라 계절의 변화를 알 수 있었다.   바빌로니아 사람들은 별자리에 동물의 이름을 붙였다. 그래서 사자자리, 황소자리, 전갈자리가 탄생했다. 고대 그리스 사람들은 신화나 전설에 나오는 사람들의 이름을 붙였다. 메두사의 머리를 벤 그리스의 영웅 페르세우스의 이름을 붙인 페르세우스 자리가 대표적이다. 그 후 그리스의 프톨레마이오스는 우주의 별자리를 모두 48개로 분류했다. 현재 우주에는 88개의 별자리가 있다. 밤하늘에 보이는 별들은 모두 지구로부터 다른 거리에 놓여 있다. 별은 지구로부터 아주 멀리 떨어져 있다.   지구에서 가장 가까운 태양도 1억 5천만 킬로미터나 떨어져 있다. 별까지의 거리를 킬로미터를 사용해 나타내는 것은 아주 불편하다. 우주는 우리가 상상할 수 없을 정도로 넓어 이런 거리 단위로 별까지의 거리를 나타내는 것은 아주 불편하다. 그래서 과학자들은 광년이라는 거리 단위를 도입하게 되었다. 광년은 빛의 속력으로 1년 동안 간 거리를 말한다. 광년이라는 단위는 은하 속에서 별과 별 사이의 거리를 나타낼 때 아주 편리하다. 보는 위치에 따라 물체의 위치가 달라져 보이는 것을 시차(視差)라고 한다. 태양과 별과 지구가 이루는 각은 연주시차라고 부른다.   별자리까지 거리가 멀어질수록 연주 시차는 작아진다. 즉 연주 시차와 별까지의 거리는 반비례의 관계에 있다. 따라서 연주 시차를 별까지의 거리 대신 이용할 수 있다. 하지만 별들은 워낙 멀리 떨어져 있기 때문에 연주 시차는 아주 작다. 그래서 아주 작은 각도를 나타내는 새로운 단위가 필요하다. 우리는 각도의 단위를 도라고 알고 있다. 이 각도를 60등분한 하나의 각도를 분이라고 한다. 1도는 1분이라는 각도가 60개 모여서 만들어진다. 1도를 3600 등분한 하나의 각도가 1초다. 정리하면 1도는 60분, 1분은 60초, 1도는 3,600초다.   연주 시차가 1초인 별까지의 거리를 1 파섹이라고 한다. 1파섹은 3.26 광년이다. 밤하늘의 별들이 태양에 비해 어둡게 보이는 이유는 너무 멀리 떨어져 있기 때문이다. 별의 밝기를 나타내기 위해 천문학자들은 등급을 사용한다. 기원전 시대에 그리스의 히파르코스는 밤하늘에 보이는 가장 밝은 별을 1등성으로, 가장 희미한 별을 6등성으로 하여 별의 밝기에 따라 여섯 등급으로 나누었다. 어떤 별이 다른 별과 다섯 등급의 차이가 나면 별이 밝기에서는 총 100배의 차이가 난다. 1등성은 6등성보다 100배 밝다. 6등성은 11등성보다 100배 밝다.   우주에서 가장 많은 원소는 수소다. 우주의 원소 중 4분의 3은 수소 기체이고 4분의 1은 헬륨 기체이다. 다른 원소들은 아주 적다. 우주가 처음 태어나던 당시에는 헬륨도 거의 없고 온통 수소뿐이었다. 하지만 우주가 지금까지 150억 년을 살아오면서 수소 중 일부가 헬륨으로 바뀌었고 그러한 과정은 지금도 계속 진행되고 있다. 이렇게 우주는 거의 기체로 이루어져 있고 우주 대부분의 질량을 차지하는 것은 별이므로 별은 거의 기체로 이루어져 있는 것이다.   별은 주로 수소와 헬륨으로 이루어져 있다. 우주의 별과 별 사이에는 아무런 물질도 없는 것처럼 보이지만 사실 수소나 헬륨 같은 기체와 아주 작은 고체 입자들이 있다. 우주 공간에서 수소나 헬륨 같은 기체의 밀도는 1 세제곱 센티미터에 원자 한 개 정도로 낮은 편이다. 이렇게 별과 별 사이에 있는 기체 상태의 물질을 성간 가스라 부른다. 아주 작은 고체 입자를 우주 먼지라 부른다. 1970년 미국의 전파망원경에 의해 처음 발견되었다.   우주 먼지의 종류에는 물, 철, 규소 산화물 또는 메테인, 암모니아 같은 유기물질이 있으며 그 크기는 10만분의 1cm 정도다. 우주먼지의 밀도는 큰 방에 한 개 정도로 아주 낮다. 이렇게 우주 공간에서 별과 별 사이에 존재하는 성간 가스와 우주 먼지를 합쳐 성간 물질이라 부른다. 별은 왜 태어날까? 그것은 성간 물질의 양이 장소에 따라 차이가 나기 때문이다. 어떤 곳에는 성간 물질이 적고 어떤 곳에는 많이 모여 있기 때문이다. 성간 물질들이 많이 모여 있는 곳은 주변의 별빛을 반사시켜 아름다운 빛을 낸다.   그것을 성운이라 부른다. 성운은 별들이 태어나는 요람이다. 별이 만들어질 때는 성운을 이루는 성간 물질들이 한곳으로 뭉치기 시작한다. 처음에는 천천히 뭉치지만 성간 물질들의 거리가 가까워질수록 서로 당기는 만유인력이 커져 점점 더 빠르게 뭉쳐 별의 모습을 이룬다. 이렇게 만들어진 별을 원시 별이라고 한다. 말하자면 갓 태어난 아기 별이다. 우주에는 지금도 원시 별이 태어나고 있다. 성운 속의 성간 물질들은 처음 수축할 때는 넓게 퍼져 있어 느리게 회전하지만 수축이 빨라져 동그란 모양을 이루게 되면 성간 물질들이 좁은 곳에 모여 있으므로 빠르게 회전한다.   원시 별은 회전하면서 중심쪽으로 더욱 더 수축한다. 이때 별의 안쪽은 수축이 크게 일어나 압력이 높아지고 바깥쪽은 수축이 작게 일어나 압력이 낮아진다. 대부분의 별은 안쪽으로 들어갈수록 압력이 높아진다. 이러한 수축의 결과로 별 내부의 압력은 점점 커지게 된다. 이러한 과정에서 원시 별의 내부 온도는 점점 올라가고 온도가 섭씨 1만 도에 이르면 대부분의 수소가 이온화된다. 수소는 핵인 양성자와 그 주위를 도는 전자로 구성되어 있는 가장 가벼운 원소다.   수소의 이온화란 온도가 높아짐에 따라 수소 핵 주위를 돌고 있던 전자가 충분한 운동에너지를 얻어 더 이상 수소 핵의 전기적 인력에 붙잡히지 않고 자유로이 공간을 돌아다니는 상태를 말한다. 즉 수소의 원자핵과 전자가 분리되는 상태를 말한다. 이를 플라스마 상태라고 부른다. 정리하면 이온화 상태란 원자핵과 전자가 분리된 상태를 말하고 플라스마 상태라고도 한다. 1만도란 핵으로부터 전자를 떼어내는 데 드는 에너지를 온도로 환산한 수치를 말한다.   원시 별의 내부 온도가 점점 올라가 2천만 도에 이르면 수소의 원자핵들이 함께 결합하여 헬륨을 만드는 핵융합 반응이 일어난다. 이 반응에서 에너지가 발생한다. 수소의 원자핵들이 많으므로 수소의 핵융합 과정에서 큰 에너지가 발생한다. 이 에너지가 바로 별에 열과 빛을 주게 된다. 이 과정에서 별 내부의 기체 압력이 커져 별의 수축이 더 이상 진행되지 않는다. 별의 수축은 성간 물질들 사이의 만유인력이고 그 방향은 별의 안쪽이다. 기체의 압력은 기체가 팽창하려는 힘으로 밖을 향한다. 이 두 힘이 평형을 이루면 별이 안정된 모습을 찾게 된다.   원시 별의 바깥을 에워싸고 있던 두꺼운 가스와 먼지가 우주 공간으로 날아가면서 별이 사람들의 눈에 모습을 드러내는 것이다. 기체 상태의 성간 물질이 모인다고 모두 별이 되는 것은 아니다. 수축한 성간 물질의 양이 태양 질량의 10분의 1보다 작으면 내부 온도는 2천만 도에 이르지 못하게 되어 핵융합이 이루어지지 않는다. 그러므로 별이 되지 못한다. 목성이 수소 기체로 이루어져 있음에도 별이 되지 못한 것은 이러한 이유 때문이다.   사람들에게 수명이 있듯 별에게도 수명이 있다. 별을 빛나게 해주는 주재료가 수소이므로 수소가 다 타버리면 별은 수명을 다하게 된다. 천문학자들은 수소가 핵융합하는 것을 수소가 탄다고 표현한다. 핵융합은 물질이 타는 연소 반응과는 아무 관계가 없으므로 옳은 표현은 아니다. 별의 밝기와 수명은 원시 별의 질량과 밀접한 관계가 있다. 별의 밝기는 일반적으로 질량의 세제곱에 비례한다. 태양보다 두 배 무거운 별은 태양 밝기의 8배가 되고 태양 질량의 2분의 1인 별은 태양 밝기의 8분의 1이 된다.   원시 별의 질량이 크다는 것은 성간 물질이 많이 뭉쳐 있다는 것을 의미한다. 즉 수소가 많다는 이야기다. 하지만 무거울수록 밝은 빛을 내기 때문에 무거운 별은 그만큼 수소를 빠르게 없앤다. 그러므로 무거운 별은 짧은 삶을 산다. 반면 가벼운 별은 수소의 양은 적지만 어두운 빛을 내므로 수소가 천천히 줄어 오래 살 수 있다. 가벼운 별인 태양은 100억 년 동안 탈 수 있는 수소를 가지고 태어났다. 물론 지금까지 태양은 50억 년 동안 수소를 태워왔으므로 이제 남아 있는 수소로 50억 년을 더 버틸 수 있다. 우주의 나이가 150억 살이라는 것을 생각할 때 이 정도의 수명은 아주 긴 수명이다.   원시 별의 온도는 갈수록 내려가고 크기는 점점 커진다. 이것이 별의 진화이다. 이렇게 별이 점점 커지는 상태를 주계열성 상태라고 하고 이런 상태에 있는 별을 주계열성이라고 한다. 우주에 있는 별 중 99% 이상은 주계열성이다. 태양도 점점 커지고 있는 주계열성이다. 주계열 성은 밀도가 균일하고 질량이 클수록 밝게 빛난다. 크기가 태양 크기의 10분의 1 정도 되는 곳에서부터 100배 정도 되는 것까지 있다. 별이 점점 커져 최대 크기가 되면 표면 온도가 가장 낮아져 빨간색을 띠게 된다. 이별을 붉은 거성이라 부른다.   붉은 거성은 표면 온도가 낮은 빨간 별임에도 불구하고 크기가 크기 때문에 밝게 보인다. 별은 수명의 90%를 주계열 상태로 보낸다. 붉은 거성 때까지는 별이 수축하려는 힘과 기체의 팽창하려는 압력이 평형을 이루어 별의 형태가 공 모양으로 안정되게 유지된다. 하지만 붉은 거성의 시기를 지나면 더 이상 핵융합을 할 재료인 수소가 없어 별은 더 이상 공 모양의 안정된 형태를 유지하지 못하고 수축하게 된다. 이를 별의 죽음이라 부른다.   원시 별로 탄생한 별은 나이를 먹어감에 따라 핵융합으로 수소는 점점 줄어들고 핵융합으로 만들어진 헬륨은 점점 늘어난다. 이로 인해 내부의 기체는 더 무거워지므로 만유 인력에 의한 수축이 빨라져 온도가 더욱 높아지고 결국은 헬륨마저 핵융합하게 된다. 이런 과정이 별이 늙어가는 과정이다. 수소 원자핵들이 달라붙어 헬륨 원자핵들이 만들어지고 난 후 헬륨 원자핵 세 개가 핵융합을 하여 탄소 원자핵을 만들고 다시 탄소 원자핵과 헬륨 원자핵이 핵융합하여 산소 원자핵을 만든다.   보통 가벼운 별은 여기까지 진화가 이루어진다. 무거운 별의 진화는 다르다. 산소가 만들어진 후에 별 내부 압력이 더욱 커지면서 핵융합에 의해 산소, 네온, 나트륨, 마그네슘, 규소, 니켈 등의 원소가 만들어지고 끝으로 철이 만들어진다. 이러한 핵융합 과정은 철까지만 진행된다. 철부터는 핵융합에 의해 새로운 원소가 만들어지지 않는다. 그것은 철이 가장 안정된 원소이기에 더 이상 핵융합이 진행되지 않기 때문이다.   별의 중심부에서 수소가 바닥이 나면 더 이상 수소의 핵융합이 일어나지 않는다. 이때 별 안쪽의 무거운 물질들이 바깥쪽의 가벼운 물질들을 만유인력으로 잡아당겨 별은 수축을 하게 된다. 이것이 바로 별이 죽는 과정이다. 별이 죽는 모습은 별의 질량에 따라 세 종류로 나뉜다. 1) 태양 질량의 네 배 이하로 태어난 별은 붉은 거성 단계에서 아주 천천히 수축한다. 수축하는 이유는 그동안 수축을 막아 왔던 수소 기체의 팽창 압력이 수소가 바닥나면서 없어지기 때문이다.   천천히 수축하는 이유는 무엇일까? 이렇게 수축이 된 별을 백색 왜성이라 한다. 백색 왜성은 지름이 지구 크기와 비슷한 1만 킬로미터 정도이고 밀도는 1세제곱 센티미터당 1톤 정도이며 표면 온도는 1만 도 정도인 별이다. 별의 구조는 전자가 빽빽해 마치 전자의 바닷속을 원자핵이 헤엄치고 있는 모양과 같다.   2) 태양 질량의 4 배 이상에서 8배 이하인 별들은 수소가 바닥이 나면서 수소의 핵융합으로 만들어진 헬륨도 핵융합을 하게 된다. 이로 인해 중심에 탄소핵이 만들어지고 그 주위에서는 여전히 헬륨이 타고 있다. 하지만 점점 헬륨의 양은 줄어들고 탄소핵의 질량은 증가한다. 헬륨이 다 핵융합된 뒤에는 탄소핵의 바깥쪽이 가벼운 물질들을 잡아당겨 수축을 하고 수축으로 온도가 높아져 탄소에 불이 붙는다. 이때 발생하는 열에 의한 압력이 중력보다 훨씬 커지면 별은 폭발해버리고 아무것도 남지 않는다.   3) 태양 질량의 8배 이상 30배 이하로 태어난 별은 헬륨이 핵융합을 하고 난 뒤 중심에 마지막으로 철이 만들어지는데 철은 안정된 원소이므로 더 이상 핵융합을 하지 않는다. 따라서 중력과 평형을 이루고 있던 열에 의한 압력이 약해져서 중력에 의해 중심쪽으로 끌어당겨지는 수축이 시작된다. 이때의 수축은 아주 빠른 속도로 이루어진다. 이런 별들은 너무 빠른 수축 때문에 바깥쪽의 물질들이 수축되지 못하고 우주로 날아가 버린다. 이것을 초신성 또는 초신성 폭발이라 부른다.   지금 이 순간 우주에서 어떤 별이 초신성 폭발을 하여 사라진다 해도 우리는 먼 미래에나 그 사실을 확인할 수 있다. 초신성 폭발은 1000년 가까운 세월 동안에 1054년, 1572년, 1604년, 1987년 딱 4회 정도 관측될 정도로 희귀한 사건이고 그 웅장한 광경 때문에 우주쇼라 불린다. 초신성 폭발로 별이 모두 사라지는 것은 아니다. 초신성 폭발 후 남은 부분에서는 전자와 원자핵 간의 공간이 계속 수축되어 달라붙게 된다. 원자핵은 양의 전기를 띠고 있는 양성자와 전기를 띠지 않는 중성자로 이루어져 있다. 이때 전자가 양성자와 달라붙어 중성자로 바뀌는 반응이 일어난다.   그러므로 이 별에는 온통 중성자만 남게 되는데 이 별을 중성자별이라 부른다. 중성자 별의 크기는 대개 백색왜성의 700분의 1 정도인 반경 10km이고 밀도는 백색왜성의 100만 배 정도 되는 세제곱센티미터 당 5억 톤 정도다. 중성자 별은 중력이 아주 크다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 중력이 큰 곳에서 시간이 천천히 흐른다. 그러므로 중성자 별에서의 시간은 지구에서보다 천천히 흐른다. 만일 쌍둥이가 있어 한 명은 지구에서, 다른 한 명은 중성자 별에서 살다가 후에 만나게 되면 시간이 천천히 흐르는 중성자 별에서 산 한 명이 지구에서 산 다른 한 명보다 더 어린 모습을 하고 있을 것이다.   1967년 케임브리지 대학의 휴이시 그룹은 규칙적인 펄스를 내는 전체를 발견했다. 펄스는 아주 짧은 시간 동안만 흐르는 전파를 말한다. 휴이시 그룹은 이 천체를 펄스를 보내는 천체라는 의미로 펄서라고 불렀다. 처음에 그들은 규칙적인 펄스가 외계인이 보내온 전파라고 생각했다. 그 후 이 펄스를 내는 펄서의 정체가 중성자 별이라는 것이 밝혀지면서 중성자 별이 존재한다는 것이 증명되었다. 중성자 별은 왜 펄스를 보낼까? 그것은 중성자 별이 아주 빠르게 회전하기 때문이다.   중성자 별은 일초에 수십 번 내지 수백 번 회전한다. 중성자 별은 지구처럼 자기장을 가지고 있으므로 주위에 전기를 띤 입자들을 가두어둔다. 이들 전기를 띤 입자들이 움직이면서 전파를 만들어내는데 중성자 별의 회전이 너무 빨라 마치 빨리 도는 등대의 불빛이 깜빡거리듯 중성자 별에서 오는 전파는 일정 주기로 지구에 수신이 되었다 안 되었다 하면서 규칙적인 펄스가 되는 것이다.   1939년 오펜하이머는 중성자 별의 질량에는 한계가 있다고 주장했다. 즉 초신성 폭발로 남아 있는 중심부의 질량이 태양 질량의 세 배 이하이면 중성자 별로 남지만 세배를 넘으면 더욱 수축하여 거의 한 점에 모든 질량이 모여 있는 상태가 된다. 이를 블랙홀이라 한다. 블랙홀은 중력이 대단히 강해서 한번 빨려 들어가면 다시는 도망칠 수 없게 된다. 과학자들은 블랙홀이 우주를 빠져나가는 입구의 역할을 한다고 믿는다.   태양은 항상 같은 밝기로 빛나지만 밝기가 달라지는 별이 있다. 이를 변광성이라 부른다. 오늘날 우리는 수많은 변광성을 관측할 수 있다. 이 중에는 주기가 일정한 규칙적인 변광성도 있고 불규칙한 불규칙 변광성도 있다. 규칙적인 변광성 중에서 가장 유명한 것은 케페이드 변광성이다. 처음 태어났을 때의 원시 태양은 지금의 태양에 비해 1000 배 밝고 크기도 100 배 이상이었다. 하지만 그 후 1천만 년 동안 수축해 지금과 같은 크기가 되었다.   태양에서는 매초 6억 톤의 수소가 헬륨으로 변하고 있고 헬륨의 재가 고이면서 태양의 온도는 점점 내려가고 있다. 그와 동시에 태양은 점점 커지게 되어 지금부터 40억 년 후에는 붉은 거 성이 된다. 이때 태양의 온도는 4000도로 내려가고 수성과 금성을 삼키게 된다. 중심의 수소가 없어지면 더 이상 핵융합이 일어나지 않고 중심핵의 가스 압력이 없어지므로 중력에 의한 수축이 시작되어 백색왜성으로 최후를 맞이하게 된다. 지구는 주로 고체로 이루어져 있고 태양은 기체로 이루어져 있어서 태양의 밀도는 지구 밀도의 4분의 1 정도다.   태양의 표면에는 어둡게 보이는 점들이 있다. 이를 태양 흑점이라 부른다. 흑점 중에는 지구보다 큰 것도 있다. 흑점은 왼쪽에서 오른쪽으로 돈다. 이것이 바로 태양이 스스로 돌고 있다는 증거다. 태양은 서에서 동으로 자전한다. 대략 25일마다 한 바퀴 돈다. 태양에서 밝게 빛나는 부분을 광구라 한다. 광구 속에서는 기체들의 대류가 일어나 에너지가 광구의 표면으로 전달되어 표면의 온도가 6천도에 이르게 한다. 물론 태양의 내부는 표면보다 온도가 훨씬 높고 압력도 높다.     ]]>https://image.aladin.co.kr/product/58/71/cover150/8954404111_2.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=587168벤투의스케치북페이퍼https://blog.aladin.co.kr/763054172/17236719Fri, 24 Apr 2026 21:23:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17236719최근 박지형의 [왜 극우는 기후위기를 부정하는가]란 책이 나왔다. 2019년에 나온 [스피노자의 거미]에는 저자 프로필이 인간에 의한 생태계의 교란을 연구하는 환경생태학자라고 기록되어 있다. 이번 책에는 탄소순환을 연구하는 환경생태학자라고 기록되어 있다. 저자가 환경생태학자라는 점은 변함이 없는 바다. 환경생태학이란 생물과 물리적·생물적 요인이라는 주변 환경의 상호작용을 연구하는 과학 학문 분야다. 
신현철의 [종의 기원 톺아보기]에 의하면 찰스 다윈은 종들 사이의 상호연관성을 가장 중요한 것으로 보았다. 여기서 말하는 상호작용이란 한 생물이 작용하면 다른 생물은 이에 대해 반작용하는 관계를 말한다. 경쟁도 이런 상호작용의 한 종류다. 오늘날 가장 중요한 상호작용은 협력하는 공생 관계다. 생물과 환경의 상호작용은 기후를 결정하거나 변화시키고 기후는 생물의 분포, 형태, 생태적 특징을 제한하고 결정한다. 생물과 환경의 상호작용도 중요하고 기후도 중요하다. 
우리에게는 기억해야 할 흥미로운 이름이 있다. 파차마마(Pachamama)란 이름이다. 안데스 원주민들의 신화에 나오는 대지의 여신을 의미한다. 파차마마가 대지의 여신이란 점은 가이아(Gaia)를 호명하게 한다. 가이아는 그리스 신화의 대지의 여신을 말한다. 두 대지의 여신은 지구를 위기에서 구하고 인류가 생태계의 일부로 살아가야 한다는 지속 가능성을 목표로 한다는 점에서 문제의식을 같이 한다. 
그러나 두 여신이 보는 지구는 차별적이다. 가이아 이론은 지구가 기후변화나 지질학적 변동에 대응하여 온도, 산소 농도 등을 일정하게 유지하는 자기 조절 능력이 있다고 본다. 파차마마 이론은 기후 변화를 인간의 욕심으로 자연과의 균형이 깨진 결과로 보며 지구에게는 권리가 있다는 개념을 주장한다. 박지형 환경생태학자는 제임스 러브록의 가이아 이론을 바탕으로 지구를 하나의 연결된 전일적 생명체로 이해하는 바탕 위에서 환경 문제를 분석한다. 가이아 이론은 모종(某種)의 문제로부터 자유롭지 못하다. 즉 자기조절능력을 지나치게 낙관적으로 해석하거나 오용할 수 있다는 점이다. 파차마마 이론이 말하는 지구의 권리는 매우 추상적인 개념이라는 문제로부터 자유롭지 못하다.
바람직한 관점과 태도는 무엇일까? 자기조절능력에 대한 지나친 믿음을 지양하고 지구에게 권리가 있다는 관점을 구성원들이 받아들일 수 있는 현실적 대안을 마련하는 것이리라. 물론 어려운 일이다. 기후 위기란 단어가 많은 사람들 입에 오르내리고 있다. 
지난 해 말부터 올해 4월 현재까지 몇 권의 기후 관련 책을 읽었다. 아직 4월이 다 가지 않은 시점이기에 기후 위기에 대해 논한 책이 나오면 더 많은 성찰에 이를 수 있을 것이다. 좋은 기후 책이 나오기를 기다린다. 올해 내가 읽은 기후 책은 1) 정완상이 쓴 [세상에서 가장 쉬운 과학 수업; 기후물리학], 2) 프란츠 마울스하겐이 쓴 [꿰뚫는 기후의 역사], 3) 마나베 슈쿠로, 앤서니 브로콜리가 함께 쓴 [기후의 과학] 등이고 지질이나 기상을 논하며 기후를 비중 있게 언급한 4) 스티븐 슈나이더의 [실험실 지구], 5) 사이먼 클라크의 [하늘 읽기], 6) 스티븐 포더의 [엘리멘탈], 7) 데이비드 아처의 [얼음에 남은 지문]까지 계산하면 모두 일곱 권에 이른다. 
1) 정완상의 책에서는 클라우스 하셀만 이야기가 주목할 만하다. 클라우스 하셀만은 독일의 해양학자, 기상학자로 기후 모델에 의한 지구 온난화 예측이란 성과를 인정받아 마나베 슈쿠로, 조르조 파리시와 함께 2021년 노벨 물리학상을 공동 수상한 인물이다. 날씨가 기후를 흔들 수 있다는 사실에 주목한 하셀만은 매일 매일의 변덕스러운 날씨가 쌓이고 쌓여 결국 느리고 무거운 기후를 움직이게 만든다는 주장을 했다. 그가 돋보이는 것은 이 과정을 확률과 수학의 언어로 표현한 것이다. 하셀만이 말한 날씨는 빠르게 변하고 무작위적이, 기온은 느리게 변하며 날씨의 평균적 결과라는 주장은 공론(公論)이 되었다. 프란츠 마울스하겐의 책에서는 오늘날 인류가 초래한 기후변화는 기후의 역사에 있어서 극적인 단절을 의미하며 이러한 단절의 성격은 신석기시대 농업혁명의 도입보다도 급진적이라는 주장을 만날 수 있다. 
2) 프란츠 마울스하겐은 기후 변화 앞에서는 전세계가 궁극적으로 운명공동체라는 점을 강조했다. 
3) 마나베 슈쿠로, 앤서니 브로콜리의 책을 통해서는 마나베 모델이 수증기를 중요하게 다루었음을 알 수 있다. 대기가 따뜻해지면 온실가스인 수증기를 더 많이 함유할 수 있게 되는 바 이는 양의 피드백 루프를 발생시킨다. 대기가 따뜻해질수록 더 많은 수증기를 함유할 수 있게 되고 결과적으로 대기는 더욱 따뜻해진다. 따라서 건조한 계산(dry calculations)을 했던 과학자들은 이산화탄소의 온난화 효과를 과소평가했다. 건조한 계산이란 수분(물)을 제외하고 고형분(固形分; dry matter)만을 기준으로 성분을 분석하는 방식이다. 고형분이란 액상 제품의 수분을 모두 증발시켰을 때 남는 유효성분의 함량(%)을 뜻한다. 마나베의 계산을 dry calculation에 대비되는 wet calculation이라 한다. 
4) 스티븐 슈나이더의 책을 통해서는 인간이 지구를 실험실인 것처럼 대해 왔음을 알 수 있다. 
5) 사이먼 클라크는 인간이 기후에 끼친 영향은 결코 균등하게 나타나지 않는다는 말을 한다. 가장 큰 피해를 입은 이들은 아이러니하게도 탄소를 가장 적게 배출한 사람들이란 말이다. 
6) 스티븐 포더의 책에서는 인간이 화석연료를 발견했을 때 탄소 순환에서 빠른 변화는 전혀 다른 의미를 갖게 되었음이 논의된다. 인간은 식물이 광합성으로 400년 동안 축적한 에너지를 1년에 태우고 있다. 화석 연료의 연소는 깊은 땅속에 파묻혀 느린 탄소 순환에 갇혀 있던 탄소를 꺼내 빠른 탄소 순환으로 몰아넣었다. 포더는 기후변화와 탄소 순환의 변동은 그 속도를 크게 줄일 수 있고 정치적 의지만 있다면 완전히 멈출 수 있다고 말한다. 
7) 데이비드 아처는 궁극적으로 지구 기후의 미래는 석탄에 대해 어떤 결정을 내리느냐에 달려 있다고 말한다. 
* 클라우스 하셀만은 기후 시스템이 무질서하고 복잡하기에 완벽한 예측은 불가능하지만, 확률적 모델을 통해 기후 변화의 원인을 충분히 규명하고 미래를 예측할 수 있음을 증명했다. 무작위적인 기후 데이터 속에서 우리가 조금 더 알수록 인간이 기후 위기를 초래했다는 사실이 명확해진다는 사실을 과학적으로 증명한 것이다. 하셀만의 말은 우리는 조금 더 실천할수록 기후 위기를 늦출 수 있다는 말로 바꿀 수 있을 것이다.   ]]>벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17235100Thu, 23 Apr 2026 22:43:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17235100다윈을 오해한 대한민국
신현철 지음 / 소명출판 / 2025년 08월

어원, 번역 등의 오류 등을 많이 언급한 책이어서 다소 지루하게 또는 재미 없게 읽힌다. 하지만 정독할 가치는 충분하다. 물론 교양서적을 재미로 읽는다는 의미의 말은 아니다. 이 책은 다윈의 개념들이 우리나라에서는 물론 전세계적으로 잘못 이해된 정도가 크다는 주장을 담은 책이다. 우선 자연선택이란 말부터 우리는 오해한다. “사람들이 자연선택을 자연의 선택이라 생각한다. 하지만 저절로 그렇게 되어 가는, 스스로 그러한 등의 의미이다. 자연선택이란 환경에 적합한 생물이 살아남고 그렇지 않은 생물은 죽는 자연스러운 과정의 반복을 의미한다. 다시 말해 자연선택이란 자연이 특정한 유형의 생물을 선택하는 것이 아니라 주위 환경에 적합한 생물들이 자연스럽게 살아남는 것을 의미한다.” 이것이 관련 문장이다. 
일본에서 배운 경쟁이란 말을 우리나라에 소개한 사람이 유길준이다. 그가 사용한 경쟁이라는 단어는 후쿠자와 유키치가 만든 것이다. 후쿠자와 유키치와 대비되는 사람이 동시대의 가토 히로유키다. 유키치는 경쟁을 competition의 의미로, 히로유키는 struggle의 의미로 썼다. 전자는 긍정적인 선의의 경쟁의 의미를 가진 말이고 후자는 적대적 경쟁의 의미를 가진 말이다. 전자는 함께를 뜻하는 com과 목표로 삼다/추구하다를 뜻하는 petere의 결합어다. 두 사람은 모두 외국어로 네덜란드어를 공부하다가 후쿠자와는 네덜란드어가 앞으로 외국과의 교제에서 도움이 되지 않을 것이라고 생각하고 영어를 공부하기로 했고 가토는 독일이 유럽 각국에서 가장 학문이 발달한 나라라고 생각하여 독일어로 방향을 돌렸다. 
후쿠자와는 개인의 자립과 자유를 존중하는 것을 기초로 하는 영국 사상을 일본에 최초로 도입했고, 가토는 국가의 개입에 대한 우월성을 지향하는 독일 사상을 일본에 최초로 도입했다. 가토가 생각한 경쟁이 후쿠자와가 생각한 경쟁보다 일본 내에서 널리 통용되었다. 우리나라에서도 초기 지식인들이 사용했던 경쟁이라는 개념은 고전적 자유주의 관점이었겠지만 1890년대를 지나면서는 사회 진화론에 따른 경쟁의 개념으로 변화한 것으로 알려져 있다. 다윈은 독일의 고생물학자 하인리히 게오르그 브론이 번역한 일부 내용에 대해 부만을 표했다. 가령 ‘선택에 유리한‘이라는 영어가 ’완전한‘ 또는 ’완벽한‘이라는 독일어로 번역이 된 것이다. 저자는 만일 생물이 완벽하다면 환경이 변화할 때에 완벽한 생물에게서 또 다른 변이가 나타날 수 있을까?라고 묻는다. 만일 없다면 그 생물은 더 이상 진화할 수 없을 것이라고 말한다. 이는 생물에게 변이가 나타나 환경에 유리하도록 적응하면서 새로운 종으로 만들어진다는 다윈의 생각을 오해하게 만들었을 것이다. 
저자는 우리나라에서 벌어지는 경쟁의 양상은 과감한 창의성 경쟁이 아닌 소극적 위험 회피 경쟁, 사회적으로 최적화된 실력 경쟁이 아닌 과도한 간판 따기 경쟁, 조화로운 공생 발전이 아닌 약육강식의 승자독식 경쟁이라 정리한다. 다윈의 진화론을 사회진화론으로 읽는 것이 문제다. 그런 독법은 과학적 사실과 인간 사회의 윤리적 가치를 혼동하는 독법이다. 있는 그대로의 현상(is)을 당연히 그래야 하는 가치(ought)로 오인하는 자연주의적 오류다. 미국 저술가 데이비드 쾀멘(David Quammen)은 다윈은 과학과 사회학 분야에서 핵심적이고 상징적인 인물이지만 널리 제대로 이해되지 않고 있다고 지적했다. 
저자는 맬서스가 생존을 위해 경쟁해야 한다고 주장하지 않았고, 다윈 역시 생존을 위해 경쟁해야 한다고 설명하지 않았음에도 다윈과 맬서스가 연결되어 살아남기 위해서는 경쟁을 해야만 한다는 담론이 형성되었다고 말한다. 저자는 중요한 말을 한다. 다윈이 [종의 기원] 6판에서 evolution이라는 단어를 사용하지 않았으면 혼란이 제기되지 않았을 것이다. 다윈의 생각이 궁금할 뿐이다. 그러나 다윈은 사용했고 스펜서가 사용한 evolution과 명확하게 구분되지 않은 상태로 일본으로 전달되었고 일본에서 번역된 진화라는 용어는 우리나라에 도입되어 많은 혼란을 야기하면서 오늘날에 이르고 있다. 혼란을 멈추어야 할 것이다. 단지 진화라는 단어가 이미 우리 사회에서 고정되어 있다면 사용을 막을 수는 없을 것이다. 그러나 진보라는 개념이 포함된 진화라는 단어를 생명과학계에서는 퇴출시키고 새로운 방법을 모색해야 할 것이다.(189 페이지) 
저자는 먹을 것이 부족하면 경쟁할 것이 아니라 새로운 식량 자원을 모색해야만 하지 않을까?라고 말한다. 이어서 다윈은 [종의 기원]에서 오히려 생물이 다양해지는 과정을 설명하려고 했다고 말한다.(191 페이지) 다윈은 place와 station이란 단어를 단순히 지역이나 장소가 아닌 생태학적 개념으로 사용했다. 오늘날 place는 생태적 지위로, station은 생태적 지위의 하위 개념의 하나인 공간적 또는 서식지 지위로 사용된다.(192 페이지) 그런데 생물과 환경과의 관계를 규명하는 생태학이라는 학문이 다윈 시대에는 아직 정착되지 않아서 다윈이 사용했던 place나 station을 생태학적 관점에서 정확하게 이해하기에는 어려움이 따랐을 것이다. 실제로 생태학이라는 용어는 다윈의 [종의 기원]이 발간된 이후인 1866년에 에른스트 헤켈이 처음 사용했다. 
저자는 2019년 [종의 기원 톺아보기]를 쓴 저자다. 이 책에 이런 내용이 있다. “우리는 둘러싸고 있는 모든 생명체 사이에서 나타나는 상호 연관성을 우리가 해박하게 알지 못하고 있었다는 점을 마땅히 고려한다면 종과 변종의 기원에 대해 설명할 수 없는 부분이 아직까지도 많이 남아 있음에 놀랄 사람은 없을 것이다. 어떤 한 종은 널리 퍼져 분포하며 개체수도 많은 반면 이와 동류인 또 다른 종은 좁은 곳에서만 살아가고 개체수도 매우 적은 점을 누가 설명할 수 있을까? 그럼에도 종들 사이에 이 상호연관성이 가장 중요하다. 내가 믿기로는 이 연관성이 지구상에 있는 정착생물들 하나하나의 현재의 번성과 미래의 성공과 변형을 결정하기 때문이다.”(219 페이지) 다윈의 말이다. 
이 내용이 [다윈을 오해한 대한민국]에 인용되어 있다. 아마도 이 부분이 책의 가장 중요한 부분일 것이다. 다른 점은 다 잊더라도 이 상호연관성이란 개념을 다윈이 가장 중요하게 여겼다는 점을 아는 것으로 충분할 것이다. [종의 기원 톺아보기]를 읽어야 하겠다. 저자는 상호 연관성은 오늘날 생물과 생물 사이에서 나타나는 상호작용으로 풀이된다고 말한다. 상호작용은 한 생물이 작용하면 다른 생물은 이에 대해 반작용하는 관계로 경쟁도 이러한 상호작용의 한 종류로 간주한다. 오늘날 생물들 사이의 상호작용 가운데 가장 중요한 것으로는 서로 협력하는 공생 관계를 들고 있다. 공생을 강조하는 책들도 찾아 읽어야겠다. 저자는 궁리하고 음미하며 보낸 시간의 결과 이런 책을 냈다. 깊은 탐색이 필요하다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/37087/53/cover150/k322030150_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=370875388벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17230855Tue, 21 Apr 2026 22:30:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17230855외계생명체에 관해 과학이 알아낸 것들 - 천문학자, NASA연구원, 유전학자, 수학자까지 세계 최고의 과학자들이 밝혀낸 외계인의 진실
닉 레인 외 지음, 짐 알칼릴리 엮음, 고현석 옮김, 이명현 추천 / 반니 / 2021년 04월

짐 알칼릴리, 마틴 리스, 루이스 다트넬, 이언 스튜어트, 닉 레인 등 내가 읽었거나 좋아하는 과학자들이 쓴 공저서이다. 제목은 [외계생명체에 관해 과학이 알아낸 것들]이다. 물리학자 짐 알칼릴리는 여는 글에서 균형감각이 없다면 이 책은 아무것도 아닐 것이라 말한다. 그러면서 왜 우리는 다른 누군가가 있기를 기대하는가라는 말을 한다. 책이 나온 지는 10년이 넘었다. 
최근 심해(深海)에 관한 글을 쓰다가 닉 레인이 열수구(熱水口) 이야기를 한 것에 감명을 받았다. 영국의 해양, 환경 전문 기자 로라 트레더웨이는 심해를 지구의 마지막 신비로운 장소, 모든 생명의 발생지, 미개척의 약 상자, 기후 혼란을 막을 보루, 지구 밖 외계 생명체를 발견할 수 있는 열쇠로 정의하는 글을 썼다.([지구의 마지막 지도]) 지구과학 또는 지질학 관점에서 외계 생명체에 관해 이야기한 사람들로 피터 워드, 도널드 브라운리, 나탈리 카브롤, 닉 레인 등을 들 수 있다. 
우주과학자 마틴 리스는 인간은 진화의 정점이 아니라고 말한다. 그는 두 가지 격언을 들려준다. 특이한 주장은 특이한 증거를 필요로 한다, 증거가 없다는 것이 존재하지 않는다는 증거가 되지는 않는다는 것이란 말이다. 루이스 다트넬은 지금까지 우리 하늘에 있는 항성들에 다른 문명이 존재한다는 설득력 있는 증거를 발견하지 못하고 있다고 말한다. 루이스 다트넬에 의하면 우리의 대양을 채운 물은 태양계의 더 바깥쪽에 있는 더 추운 지역에서 온 혜성과 소행성이 집중적으로 지구에 부딪히면서 지구로 온 것이다. 
소행성들과 지구 그리고 다른 지구형 행성들이 기본적으로 동일한 암석 물질로 구성된 것은 사실이지만 지구는 단순히 활성이 없는 덩어리가 아니다. 지구는 매우 활발하고 동적인 곳이다. 특히 지구의 얇은 지각은 뜨겁고 끈적거리는 맨틀 위에서 끊임없이 미끄러지면서 움직이는 조각들로 쪼개져 있으며 이 조각들은 서로 부딪히면서 밀어내고 정면으로 충돌하고 서로의 아래로 들어가기도 하고 갈라져 새로운 지각을 만들어내기도 한다. 이것이 판구조론의 휘젓기 과정(The stirring process of plate tectonics)이다. 
지구형 행성은 흔할 수도 있지만 판구조론에 들어맞는 지구형 행성은 드물다. 판구조론에 따른 움직임은 수십억 년 동안 지구의 기후를 안정적으로 유지해 인간 같은 복잡한 생명체가 진화할 수 있도록 만드는데 필수적이었다. 이 움직임은 특정 금속들을 응축시켜 부광(富鑛)으로 만드는 역할도 한다. 지구형 행성 중에서 이런 판구조론적 움직임을 겪는 행성은 아주 일부에 불과할 것으로 보인다. 화성이나 금성은 그렇지 않다. 따라서 외계 문명은 우리 지구의 예외적인 판구조론적 움직임과 특정 금속의 압축을 보고 지구에 오려 할지 모른다. 
컴퓨터 신경과학 교수 아닐 세스는 의식은 전하나 질량처럼 우주 자체의 근본적인 속성일지도 모른다고 말한다. 아직은 아무도 모른다는 것이다. 화성과학실험실 연구자 크리스 매케이는 일반적으로 지구의 생명체가 존재하기 위한 필요 조건은 에너지, 탄소, 액체 상태 물, 그리고 몇몇 다른 원소들로 깔끔하게 요약될 수 있다고 말한다. 심해 분출구 근처에 있는 미생물과 동물 군집은 생명체가 유로파의 표면 및 대양에서 어떻게 살 수 있는지를 보여주는 예로 제시되기도 한다. 
하지만 이런 심해 분출구 생태계는 주변 해수에 녹아있는 산소와 분출구에서 뿜어져 나오는 황화수소의 반응으로부터 에너지를 얻는다. 이 산소는 원래 지표면 광합성 작용에서 생긴 것이고 결국 태양광에서 비롯된 것이다.(이는 크리스 매케이의 견해다.) 2021년 발견된 검은 산소란 것이 있다. 빛이 없는 4,000m 이상 심해저에서 금속 노듈(망간 단괴)이 전기 분해 방식으로 생성하는 산소를 말한다. 광합성 없이도 산소가 만들어질 수 있음을 보여주며, 심해 생태계와 지구 생명체 기원 연구에 중요한 발견이지만, 일부 전문가들은 이 주장의 물리적 타당성에 의문을 제기한다. 
유로파는 목성의 거대 위성 중 하나다. 얼음으로 덮여 있으며 대기가 없는 천체다. 얼음으로 덮인 유로파 표면 아래에 유로파가 목성 주위를 돌면서 발생하는 조석 변형력으로 온도가 올라간 대양이 존재한다는 설득력 있는 증거가 있다. 물리학 교수 모니카 그래디는 지구 자기장의 존재가 활발한 핵 때문인 것처럼 지구 표면에서의 물의 존재는 지구의 짙은 대기 때문이라고 말한다. 
화성이 지구와 구별되는 주요 특징 중 하나는 판구조론적 움직임이 없다는 것이다. 우리 지구는 중심에 녹은 핵의 회전을 동적으로 하는 매우 동적인 행성이다. 판구조론적 움직임은 서로 다른 저장소들 사이에서 휘발성 물질을 움직이는 탄소 순환과 물 순환 모두의 핵심적인 부분이다. 가령 나무에 달린 잎은 대기에서 온 물과 탄소를 고정시킨다. 잎이 죽으면 썩어 흙의 일부가 된다. 수백만 년 동안 흙은 변형과정을 거쳐 판구조론의 판을 이루는 암석이 되고 이 판은 섭입 과정을 거치고 녹기도 한다. 탄수화물은 녹은 암석이 화산폭발로 분출할 때 휘발성 물질로 다시 대기로 돌아간다. 이런 순환이 없다면 지구는 안에 발전기가 없이 정체된 상태로 보이는 화성처럼 정체될 것이다. 
화성에 생명체가 존재할 수도 있는 이유는 무엇일까? 수소 ,일산화탄소, 암모니아 분자들은 우주가 생성되는 과정에서는 양이 풍부했기 때문에 행성이 형성될 때 그 행성 안에 분명히 존재했을 것이다. 초기 화성에 물이 풍부했다는 증거는 엄청나게 많다. 인공위성이 찍은 지형 사진을 보면 화성 표면에는 강, 시내, 호수, 삼각주, 내해가 있었다는 것을 보여주는 무늬들을 발견할 수 있다. 우주선들은 점토 광물을 포함하는 암석 여러 세대가 화성 전체에 걸쳐 분포한다는 것을 발견했다. 
점토 광물은 고여 있는 대량의 물이 침전시켰을 것이 확실한 물질이다. 화성 착륙선과 탐사차가 보내온 근접 촬영 사진을 보면 사층리(斜層理)로 된 성층암(成層巖), 물에 닳은 자갈과 조약돌이 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서 화성에 중요한 하류(河流) 작용이 있었다는 것은 반박하기 어렵다. 이 하류 작용은 수백, 수천만 년 동안 화성 표면에 물이 안정적으로 존재했다는 것을 뜻하기도 한다. 생명체가 생겨나기 위한 세 번째 핵심적인 필요 조건은 복잡한 분자들이 분해되지 않고 살아남을 수 있는 환경이다. 
온도가 적당해야 하며 방사선 양의 수준이 낮아야 한다. 화성 표면에 물이 충분히 흘렀다는 증거는 과거 어떤 시기에 물이 액체 상태로 오랫동안 존재할 수 있게 해주는 짙은 대기가 있었다는 것을 보여준다. 대기가 짙을수록 표면은 더 따뜻해지고 방사선으로부터 더 잘 보호받을 수 있기 때문이다. 화성이 처음 생겼을 때는 생물체가 생길 수 있는 구성 요소를 모두 가지고 있었다. 그것은 화학반응을 쉽게 해주는 물, 살아 있는 유기체가 복제하고 성장할 수 있는 환경 등이다.
판이 움직이는 형태의 판구조론적 움직임이 없었다고 해도 식어가기는 하지만 행성의 내부에는 수백, 수천만 년 동안의 활화산 활동에 연료를 공급할 정도의 열기는 충분히 있었고 활화산 활동은 대기를 더 강화했을 것이다. 지구에는 암석균(endolith)으로 불리는 유기체들이 다량 존재한다. 암석균에는 암석의 틈이나 구멍에 살면서 외부 환경과 직접 접촉을 하는 틈새 암석균, 암석에 침투해 무기물 입자들 사이와 구멍들 안에서 서식하면서 외부의 영향으로부터 어느 정도 보호를 받는 은둔 암석균, 암석의 꽤 깊은 곳까지 뚫고 들어가 굴을 만드는 진 암석균 등이 있다. 
암석균은 한 종류의 유기체를 이루는 말이 아니다. 암석균이라는 용어는 이들의 서식지를 가리키는 말이다. 암석균은 생명체의 모든 영역에 존재하는 유기체다. 단세포 고세균이 될 수도 있고 다세포 진핵생물이 될 수도 있다. 암석균은 단일한 종일 수도 있다. 종들 사이의 공생 관계를 나타낼 수도 있다. 남극대륙에는 노출된 암석층 상당 부분을 차지하는 사암에 서식하는 거의 눈에 보이지 않는 은둔 암석균들이 엄청나게 많다. 이 미생물들은 몇 mm에 이르는 얇은 층 밑에서 암석의 바깥 표면과 평행을 이루며 서식하면서 추위와 바람을 피한다. 
암석과 광합성 작용을 통해 약물을 얻는다. 이 층들 중 하나는 시아노박테리아로 돼 있으며 곰팡이류로 돼 있는 층도 있다. 화성에 이런 군집이 존재한다고 상상하는 것은 어렵지 않다. 하지만 표면 및 암석층 조사를 해온 큐리오시티 탐사차는 아직까지 그런 예를 발견하지 못한 상태다. 동굴계에 사는 미생물은 생존을 위해 태양광이 필요한 직접적인 광합성이 아닌 화학합성을 한다. 화학합성은 무기 분자들 사이에 산화-환원반응으로 에너지를 얻는 과정을 말한다. 
영국 우주국 오로라 연구원인 루이자 프레스턴은 목성과 토성 등 거대 가스행성의 생명체 존재 가능성 여부를 살펴본다. 목성에서 생명체의 생존이 불가능에 가깝다면 토성도 마찬가지라고 확신할 수 있다. 크기가 더 큰 이웃인 목성처럼 토성도 거의 전부 수소와 헬륨으로 구성되어 있으며 하부 구름층에 얼음이 미세하게 존재한다. 토성 또한 생명체가 살 수 있는 단단한 표면은 없다. 구름의 맨 윗부분 온도는 영하 150°C 정도이며 대기 중에서 아래로 내려올수록 온도가 올라가긴 하지만 압력도 같이 올라간다. 
애석하게도 온도는 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 정도로 높지만 생명체가 살기엔 압력이 너무 높다. 대기 윗부분에는 최대 시속 1600km 정도의 바람도 분다. 유로파에는 생명체가 살 수 있는 해저 환경도 존재할 수 있다. 지구의 어둡고 춥고 압력이 높은 해저 환경에는 다양한 극한 생물 환경이 존재한다. 특히 대서양 중앙 해령의 로스트 시티, 태평양의 마리아나 해구처럼 심해 열수 분출구들이 분포하는 곳 근처에서 그렇다. 유로파의 심해 생물권을 물리적으로 탐사하는 것이 현재로서는 불가능하다고 해도 지구에서 이런 비슷한 환경을 조사하는 것은 중요하다.
수학자 이언 스튜어트는 과학 소설에 나오는 외계인들을 살펴본다. 이언 스튜어트는 우리는 외계인을 만난 적이 있다고 말한다. 그 외계인은 바로 우리라는 것이다. 이는 인류의 기원이 지구 밖 우주와 연결되어 있다는 과학적 관점을 반영한다. 우리는 흔히 외계인을 인간과 비슷하게 생긴 지성체로 상상하지만 스튜어트는 생명체가 살 수 있는 환경이 극단적으로 다르면 그 환경에 맞게 진화한 생명체는 인간이 상상하는 모습과 완전히 다를 것이라 말한다. 극단적으로 다른 행성이란 고온, 고압의 가스 행성 같은 경우를 말한다. 
무기 화학 교수 앤드리어 셀라는 물이 액체 상태로 지구에 존재한다는 것은 생명체 출현의 핵심적인 요소가 돼 왔다고 말한다. 하지만 태양계에 있는 다른 행성들, 물이 아닌 다른 종류 물질로 된 대양을 가지는 것으로 알려진 타이탄 같은 위성들에서는 어떨까? 물이 아닌 다른 액체에서도 생명체가 발생할 수 있다고 생각할 수 있을까? 아마 가능할지도 모른다. 액체 메테인, 액체 질소, 심지어는 암모니아로 이루어진 대양을 생각할 수도 있기 때문이다. 하지만 그런 대양에서 생명체 형태가 발생하는 데는 매우 심한 제약이 있을 수 있다. 우선 이런 액체를 구성하는 분자들은 물 분자보다 훨씬 들러붙는 성질이 약하다. 
물의 전하 편극성(들러붙는 성질)은 너무나 강해서 비슷한 크기와 복잡성을 가진 다른 분자들로 구성된 화학물질들보다 수십에서 수백 배 높은 온도에서 끓는다. 압력을 가하지 않는 한 질소 메테인은 영하 200°C 근처에서 끓고, 좀 더 들러붙는 성질이 강한 암모니아는 영하 40°C에서는 끓기 시작한다. 즉 이 분자들은 몹시 추울 때만 액체 상태를 유지한다는 뜻이다. 이런 극저온에서는 화학작용이 극도로 느릴 것이다. 실제로 실험실에서 액체 질소는 화학작용을 멈추게 하는 용도로 사용되곤 한다. 극도로 부서지기 쉬운 분자들도 이 정도 저온에서는 모양을 유지할 수 있다. 생명과학자들은 생명의 과정을 멈추는 목적으로 이 온도에서 생체 분자와 심지어는 세포 전체를 저장한다.
앤드리어 셀라는 이런 말을 한다. “우리 생태계가 수십억개의 생태계 중 하나인지, 우주 유일의 생태계인지 우리는 모른다. 하지만 우리에게 이 생태계는 우리가 이상적으로 적응한 완벽한 곳이다. 우리가 집이라고 부르는 가장 중요한 곳인 지구에 관심을 잃지 않도록 하자.” 
생화학자 닉 레인은 양성자 이야기를 한다. 양성자는 수소 원자의 핵에 있는 양전하를 띤 입자다. 호흡의 경우 양성자가 세포막 전체에서 능동적으로 퍼내진다. 세포에서 양성자들을 퍼내면 안팎의 양성자 농도차가 생기며 세포막 전체에 걸쳐 전하가 발생한다. 양성자는 양전하를 띠기 때문이다. 양성자들을 밖으로 퍼내면 바깥은 안쪽과 비교했을 때 상대적으로 양전하를 띤다. 우리 세포막에 고루 퍼져 있는 양전하는 여기서 오는 것이다. 양성자가 밖으로 퍼내지면 양성자는 다시 안으로 들어가 전하와 농도의 평형을 이루기 위해 안간힘을 쓴다. 
우리는 1조의 100억 배에 이르는 상상도 하기 힘든 숫자의 양성자들을 초마다 미토콘드리아에서 퍼내 세포막을 통과시킨다. 지구상 모든 생명체는 동일한 전기력 즉 양성자 동력으로 힘을 얻는다. 양성자 동력은 끊임없이 언제나 모든 생명체에 작용해 생명의 불꽃을 다음 세대로 전해준다. 40억 년 전 지구에서 생명체가 시작된 이래 이 양성자의 흐름은 한 번도 멈춘 적이 없다. 그렇다면 이 모든 양성자를 퍼내 이 모든 생명체의 힘을 제공하는 에너지는 어디서 오는 것일까? 우리 같은 경우는 산소로 양분을 태운 과정인 호흡에서 온다. 
닉 레인은 열수구 이야기를 한다. 특정 유형의 열수구라는 환경이 처음 제기된 것은 1980년대 후반 마이클 러셀에 의해서다. 대양 깊은 곳에 이런 분출구가 있다는 사실은 당시에는 알려지지 않았다. 10년 정도 뒤인 2000년 새로운 분출구 지역이 대서양 중앙 해령 부근에서 발견되었고 이 지역은 러셀이 예측한 모든 판단 기준에 맞았다. 로스트 시티라고 이름 붙인 이 분출구 지역은 화산활동으로 형성된 것이 아니라 대양 지각과 바닷물에 있는 암석들 사이에서 일어난 화학반응의 결과였다.
이 반응은 수소 기체로 거품이 있는 주방 표백제 정도의 강 염기성 열수 유체를 만들어낸다. 독성이 있을 것 같지만 수소 기체는 진화 초기에 박테리아와 고세균 대부분이 생장을 위해 필요로 했던 물질이다. 더 흥미로운 것은 로스트 시티의 분출구들에는 무기물로 된 얇은 벽으로 연결된 아주 작은 구멍들로 구성된 거대한 미로들이 가득 있다는 점이다. 이 구멍들은 구조 면에서 세포처럼 생겼을 뿐만 아니라 연결 벽 전체에 걸쳐 전하도 분포한다. 
상대적으로 산성인(양성자가 많은) 해수와 열수 유체가 분출구 안에서 섞이면서 이 둘 사이의 양성자 농도 차이에 의해 자연적인 양성자 동력이 생긴 것이다. 염기성이라는 것은 전문적으로는 양성자가 적다는 의미다. 
지구는 특이한 행성이 아니다. 우리 은하수에 있는 암석형 행성 400억 개에서 우주의 기본 입자인 전자와 양성자의 끊임없는 흐름에 의해 수소가 땅 위에서 부글부글 끓고 이산화탄소와 반응하고 있다. 같은 힘이 거기서도 살아 있다. 따라서 우리는 생명체를 보면 알 수 있다. 외계인들도 전기 작용의 영향을 받을 것이기 때문이다. 
우주 생물학자 나탈리 카브롤은 우리가 속한 태양계를 하나의 실험실로 생각할 수 있다고 말한다. 우리가 실험에서 만들어낼 수 있는 그 어떤 것보다 더 복잡하고 다양한 환경을 수십억 년 동안 자연이 만들어내는 실험실이다. 생명체가 자신의 조직을 굳게 해 광물을 만들어내는 작용인 생광물화는 망원경을 통해 원격 연구가 곧 이루어지기는 힘들기 때문에 현장 기술이 필요하다. 
열수구는 극한 환경이었을 것이다. 극도의 압력을 견딜 수 있는 생명체, 우리가 현재 극한 생물로 부르는 생명체다. 그래야 극한 환경에서 살 수 있었을 것이다. 생명체의 가장 초기 형태가 이곳에서 살아남아 실제로 모든 지구 생명체의 기원이 됐다면 우리의 탐색에 좋은 징조가 될 것이다. 
행성과학자이자 우주 생물학자 새라 시거는 제임스 웹 우주망원경에 대해 이야기한다. 제임스 웹 우주망원경으로 우리는 몇몇 선택된 행성에서 생명체의 징후가 있는지를 찾는 최초의 기회를 가지게 된다. 우리의 목표는 작은 암석형 형성이며 이 행성들의 대기를 관찰해 대기의 나머지 부분과의 화학적 평형 상태를 크게 벗어나는 기체들을 찾아내는 것이다. 놀랍게도 가장 확실한 예는 지구 대기 부피의 20%를 차지하는 산소가 될 것이다. 하지만 식물이나 광합성을 하는 박테리아가 없다면 지구의 대기에는 산소가 거의 존재하지 않을 것이다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/26906/11/cover150/k002730507_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=269061171벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17225415Sun, 19 Apr 2026 07:49:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17225415눈부신 심연 - 깊은 바다에 숨겨진 생물들, 지구, 인간에 관하여
헬렌 스케일스 지음, 조은영 옮김 / 시공사 / 2023년 11월

헬렌 스케일스(Helen Scales) 박사는 심해를 탐사하고 연구하는 해양생물학자다. BBC 라디오 등에서 해양 관련 다큐멘터리를 제작하고 캠브리지 대학교에서 해양생물학 및 과학 글쓰기를 가르치고 있다. 스케일스는 펠리컨호라는 선박을 이용해 항해한 뒤 원격조종 무인잠수정(ROV)을 이용해 심해를 탐사했다. 스케일스는 지금은 명실상부한 심해 탐사의 황금기라 말한다. 그에 의하면 심해 연구는 지구상에서 생명에 대한 개념 자체를 바꾸고 가능한 것의 법칙을 다시 쓰고 있다.
헬렌 스케일스는 해저 채굴 산업이 망가지기 쉬운 심해 생태계를 쓸어버리고 언젠가는 지구의 가장 큰 생태 발자국을 보란 듯이 남길 것이라 우려 한다. 저자는 심해는 너무 특별하고 소중해서 함부로 손 대지 말아야 하는 장소라고 말한다. 책의 원제는 [The Brilliant Abyss]이고 번역본의 제목도 [찬란한 심연]이다. 책은 전체 4부로 구성되어 있다. 1부 탐험, 2부 의존, 3부 착취, 4부 보존이다.
바다의 평균 수심은 4000m 남짓이다. 수심 1000m 아래에서는 아예 빛이 들지 않는다. 저자는 지질에 대해서도 상세히 설명한다. 가령 지각판을, 지구의 가장 바깥쪽 단단한 지각층이 이루는 거대한 직소 퍼즐 조각이 그 아래의 점성이 있는 맨틀 위를 미끄러지듯 이동하는 것이라 설명(28 페이지)하는 것은 그 한 예이다. 2019년에 업데이트된 해저 지질도에 의하면 심해에는 과거에 추정한 것보다 30%나 많은 진흙이 깔려 있다. 이 퇴적물은 육지에서 강물에 씻기고 빙하에 뜯기고 바람에 쓸려 침식된 바위 부스러기, 해수면에서 쏟아져 내려 바다 밑바닥에 자리 잡은 미세한 플랑크톤의 사체가 뒤섞인 것이다.(29 페이지)
심해의 해저면, 심해 평원, 해산, 해저 협곡, 해구 그리고 그 위의 물로 이루어진 방대한 지역이 지구에서 가장 큰 단일 생활권을 구성한다. 지구 생물권의 95% 이상이 심해로 이루어졌다. 해산은 열점과 관계가 깊다. 심해의 생물 다양성은 우리에게 익숙한 얕은 바다는 물론이고 육상 생물과 견줄 정도로 풍부하다. 심해는 시끄러운 곳이다. 해군의 수중 음파탐사기와 해저에서 석유와 천연가스를 찾는 지진파탐사의 굉음이 들린다.(72 페이지) 해저 지도화를 위해 이용하는 ping 신호도 소음을 낸다.
심해에는 발광 동물이 많다. 넓은 바다에서 찍은 영상에 식별할 수 있는 동물만 35만 마리 이상이 나오는데 빛을 만드는 것과 만들지 않는 것의 두 집단으로 나뉜다.(110 페이지) 몸속에서 발광성 화학물질을 혼합하거나 아예 몸 안에 발광 세균이 살게 해서 빛을 내는 것은 광활하고 굶주린 심해의 중층수에서 살아남기 위해 진화한 중요한 기술이다. 심해의 어둠에 사는 물고기는 시력이 극도로 진화해 생물 발광을 감지할 수 있다. 다양한 빛의 파장에 적응한 수십 개의 광색소가 망막을 채운 덕분에 민감해진 눈으로 다른 동물의 희미한 섬광을 보는 것은 물론이고 색깔까지 구분할 수 있다.(113 페이지)
심해의 동물은 태양이 없는 암흑의 영역에서 살면서 빛을 만들뿐 아니라 심해보다 어두운 그림자로 숨는 법까지 마련하는 등 극도로 진화한 존재들이다. 열수구는 지구 전역에서 지각판 가장자리를 따라 연속해서 이어진 중앙 해령에서 형성된다. 해저 화산이 해구를 따라 호를 그리며 배열된 섭입대는 물론이고 지각판 한복판에 자리 잡은 해산의 사면과 정상부에서도 형성된다. 이 화산지대의 마그마 굄이 맨틀에서 해양 지각으로 밀어 올려지면 바닷물이 해저면의 균열을 통해 마그마 굄의 깊이에 따라 최대 4800m 아래까지 스며든다.
그 물이, 엄청나게 뜨거운 용융 암석에 도달하면 물은 과가열(過加熱)된 후 떠올라 지각 깊숙이 생긴 균열을 통해 위쪽으로 흐른다. 위로 올라오는 도중에 물은 주위 암석과 반응해 용해된 광물과 금속을 끌고 간다. 그 바람에 화학 조성이 크게 달라지면서 이 순환하는 바닷물은 열수 유체가 되고 위로 솟구쳐 올라 마침내 해저면에서 폭발적으로 분출한다. 일반적으로 열수구에서는 수백 도에 이르는 액체를 방출한다. 다만 심해의 엄청난 압력 때문에 물이 끓어올라 기체가 되지는 않는다.(119 페이지)
열수구에서 배출된 물이 차가운 바닷물과 충돌하면 녹아 있던 광물과 금속 일부가 석출(析出; precipitation)되어 고체화되고 시간이 지나면서 첨탑과 굴뚝을 생성한다. 빠르게는 하루에 30cm씩 쌓인다. 석출이란 액체에 녹아 있던 용질이 온도가 낮아지거나 용매가 증발함에 따라 더 이상 녹지 못하고 고체가 되어 결정 형태로 분리되어 나오는 것을 말한다. 견딜 수 없을 만큼 뜨겁고 강산성이고 유독한 화학물질이 나오고 수압이 극한으로 높은 열수구에 생명체가 번성하고 있다.
이들은 화학합성을 한다. 화학합성은 열수구에서 쏟아지는 메테인과 황화수소를 이용해 생존하는 각종 미생물이 수용하는 과정이다. 폼페이 벌레의 경우를 보자. 해저의 지옥불에 맞서는 폼페이 벌레의 저항력은 유전자에 새겨진 분자 변형에 그 단서가 숨어 있다. 폼페이 벌레는 열 충격 단백질을 생산한다. 이 단백질 덕분에 높은 열에도 세포가 기능을 유지하고 필수 분자가 열에 망가지지 않는다. 이 벌레는 가공할 압력에도 붕괴되지 않는 초강력 콜라겐 분자와 산소 수치가 아주 낮은 곳에서도 산소를 흡수하는 헤모글로빈을 만든다.
열수구에서 화학합성을 하는 생명체를 발견하면서 지구는 물론이고 지구 밖 생명체의 존재에 대한 사고 혁명이 일어났다. 생명체란 해가 비치는 온화한 표면 세계에 제한된 존재가 아니었고 이는 다른 행성에서 생명체가 진화했을 가능성의 기대감을 불러왔다. 열수구의 유독한 어둠 속에서도 생명체가 잘 살고 있다면 이 은하나 다른 은하 어딘가에서도 얼마든지 생명체가 있을 수 있는 것이 아닌가.(136 페이지)
현재로서 고도가 낮은 봉우리를 탐지하는 유일한 기술은 음파탐지다. 제2차 세계대전 당시 잠수함과 전함을 탐지하기 위해 처음 개발된 기술을 과학자들이 변형해서 해저 조사에 활용하기 시작했다. 해상에 자리 잡은 장비가 아래로 소리를 쏘아 보내고 그 음파가 단단한 표면에 부딪혀 돌아오는 소리를 탐지한 후 이를 3차원으로 해석해서 해저의 지형적 특징을 식별한다. 이처럼 솟아오른 땅덩어리가 언덕인지 산인지를 두고 논쟁이 벌어진다.
육지에서는 산의 높이를 규정하는 보편적 정의가 없다. 역사적으로 육지에서 산의 최소 높이는 300m-600m로 누군가에게는 높은 언덕이 누군가에게는 작은 산이 된다. 반면 물속에서는 1,000m가 해산의 최소 높이였다. 하지만 점차 많은 해산이 조사되고 연구되면서 높이를 제한하는 지질학적, 생태학적 정당성이 의미를 잃었다. 높이 100m 이상의 낮은 해산도 높은 산봉우리 못지않은 중요한 해저 생태계를 수용하고 있었다.(153 페이지)
해산은 끝내 지각판 가장자리로 끌려 들어갈 운명이다. 1년에 5cm라는 아주 느린 속도로 이동하는 무빙워크 위에 서 있는 것과 같다. 산은 무빙워크 끝에서 물러서는 대신 섭입대에서 깊은 해구로 질질 끌려 내려가 지구의 맨틀로 이동한다.(167 페이지) 바다의 광대한 부피와 쉼 없는 움직임, 그리고 열을 흡수하는 물의 뛰어난 성질 덕분에 지구와 태양의 균형 있는 상호작용이 유지된다. 대기의 온실가스 층이 대책 없이 두꺼워지는 지금 끝없이 내리쬐는 태양 복사선은 열을 받아줄 만한 물이 없다면 금세 지구를 견딜 수 없이 뜨겁게 만들 것이다.(184 페이지)
심해와, 심해가 주는 모든 것에 대한 감사는 약 45억년 전 생명이 기원한 순간부터 시작되어야 한다. 살아있는 세포가 심해, 구체적으로 열수구 안에서 맨 처음 나타났다는 것이 현재의 유력한 가설이다. 이는 영국의 지질학자 마이클 러셀(Muchael J. Russell)의 개념이다. 열수구를 생명이 기원한 장소로 보는 이론의 핵심 전제는 열수구 유체가 알칼리성을 띠어야 한다는 점이다. 이는 오늘날 모든 세포의 에너지 생성의 필수 조건인 양성자 기울기를 조정하는 데 필요하기 때문이다. 이는 닉 레인의 [바이탈 퀘스천]이라는 책을 통해 살펴보아야 할 부분이다.
심해는 세포가 처음 생성되고 나머지 지구의 생명을 접종한 뒤에 일어난 일에 대해서도 단서를 제공한다. 최초의 생명이 점화되고 20억 년 동안 세상에는 단세포 생물인 세균과 고세균 밖에 없었다. 생명의 진화에서 다음으로 중요한 단계인 복잡한 세포의 진화 즉 진핵 생물의 탄생 역시 아마 심해에서 이루어졌을 것이다.(198 페이지) 심해의 조건에 완벽하게 적응한 나머지 수면 밖에서는 살아남지 못하는 세균들도 있다는 사실도 놀랍다.
저자는 바다 생태계를 자원 창고로만 보아 어떻게 해서든 개발하고 추출해 돈을 벌려는 편협한 시야는 그 과정에서 잃는 다른 모든 것을 보지 못한다고 말한다.(233 페이지) 수십 년간 심해 저인망 어업은 남극을 제외한 모든 대륙의 대륙붕 가장자리까지 확장되어 실로 전 세계에 발자취를 남겼다. 유럽연합은 수심 800m 아래에서 저인망 어업을 금지하는 법을 통과시켰다. 그 법이 시행된 것은 2017년부터다. 만약 그 금지법이 성공적으로 유지되고 다른 곳에서도 비슷한 제한이 이루어진다면 상대적으로 미미한 경제 이익을 위해 살아 있는 지구를 난도질하는 산업이 저지되는 중요한 계기가 될 것이다.(236, 237 페이지)
이 내용은 3부 착취의 주요 부분이다. 저인망은 바다 밑바닥까지 그물을 내려 배로 끌며 물고기를 싹쓸이하는 어업 방식이다. 저자는 많은 물고기들을 내버려두는 것을 미개발이라고 표현하는 것은 마치 그 동물들의 유일한 목적이 인간에게 효용을 주는 일인 듯 생각하는 말이라고 설명한다.(247 페이지) 이제 심해는 인간의 일상에서 버려진 플라스틱을 비롯한 여러 쓰레기들이 모이는 곳이 되었다. 심해는 고의든 실수든 엄청난 양의 기름이 쏟아지는 곳이기도 하다.
저자는 바다에 무언가를 버린다는 것은 영원히 잊고 싶다는 표현이라고 말한다.(259 페이지) 심해를 쓰레기장으로 사용하는 것이 값싸고 손쉬운 방법일지는 모르나 결코 안전하다고 볼 수 없다. 비교적 최근에는 가축의 사체가 심해에 등장하기 시작했다. 세계적으로 저렴한 고기의 수요가 늘고 지역 도축장에 대한 문화적 요구조건이 까다로워지면서 매년 20억 마리 이상의 살아 있는 가축이 배에 실려 바다를 건넌다. 그러다가 사고가 발생한다.(260 페이지)
심해의 일부는 미처리 하수의 형태로 폐수를 과도하게 받아왔다. 더는 그런 일이 일어나지 않지만 비교적 최근까지도 하수와 오니(汚泥)를 싣고 와서 앞바다에 버리는 폐기물 처리 시스템이 실제로 운영되었다. 바다는 화학무기의 처리장이기도 하다. 저자는 20세기 중반의 군수품이 핵폐기물과 함께 여전히 심해에 흩어져 있고 누구도 그 영향력의 규모를 정확히 파악하지 못하고 있다고 말한다.(264 페이지)
지난 몇 십 년 동안 과학자와 소수의 민간기업으로 이루어진 연구팀이 수 톤이나 되는 철을 바다에 버렸다. 쓸모가 없어서 버렸다기보다는 이 세상에 너무 많이 있는 어떤 물질을 제거하기 위해서였다. 바다에 철을 쏟아 부으면 플랑크톤의 번식을 촉발해 생물펌프를 자극하고 더 많은 탄소를 심해로 끌어내려 수백, 수천 년 동안 대기에서 격리시킨다는 원리다. 하지만 이것은 어디까지나 이론에 불과하다.(266 페이지)
"나에게 선 박 한 척의 철을 달라. 그러면 빙하기를 선물하겠다"고 말한 사람도 있다. 저자는 인위적으로 심해에 탄소를 주입하는 것은 문제 해결이 아니라 그저 잠시 눈앞에서만 치우는 임시방편에 불과하다고 말한다. 규모가 훨씬 크고 위험하다는 차이만 있을 뿐 화학무기, 핵폐기물, 그 밖의 사람들이 처분하려는 다른 것들과 다를 바 없다고 말한다.(269 페이지) 심해에 탄소를 주입하면 해양 산성화가 가속화된다. 그러면 생물 종 다양성이 감소하고 생태계가 파괴된다.
저자는 생명은 심연의 단괴(團塊) 지대에서 풍부하며 심해 채굴이 종과 생태계를 파괴하지 않고 이루어질 수 있다고 보기는 어렵다고 말한다.(290 페이지) 채굴 기계가 해저에서 천둥처럼 울부짖으며 일으키는 진흙 구름은 그것을 분산시킬 강한 해류가 흐르지 않는 심해저 물속에서 한참을 머무를 것이다. 산호나 해면처럼 도망가지 못하는 섬세한 동물들은 그 구름에 붙잡힌 채 숨이 막히고 질식해 죽을 것이다.(291, 292 페이지)
열수구 채굴은 근본적으로 지구에서 생명의 기원에 대한 관점을 바꾼 생태계까지 파괴할 위험이 있다.(299 페이지) 수많은 심해 전문가는 해저 채굴이 기후 위기를 악화할 것이라고 조언한다. 채굴 활동으로 인해 수백만 년 동안 진화하며 탄소 순환에 필수적인 요소가 된 미생물 군집이 교란되면 심연의 탄소를 저장하는 일에 지장이 생길 수 있다. 열수구 채굴이 해저에서 메테인을 제거하는 화학합성 미생물을 어떤 식으로 건드릴지 알 수 없다. 메테인이 대기에 방출되면 이산화탄소보다 25배는 더 강력한 온실가스가 된다.
채굴로 파헤쳐진 열수구가 얼마나 많은 메테인을 내뱉을지 역시 아직 답을 알 수 없다. 새로운 사실은 화석연료를 포기하고 온실가스 배출을 막으려면 엄청난 양의 금속이 필요하다는 점이다. 풍력발전용 터빈, 태양전지판, 전기자동차와 트럭용 배터리가 모두 금속 원소의 혼합으로 만들어지며 경우에 따라 필요한 양이 다르다. 이렇게 화석연료의 필요는 금속의 필요로 대체되겠지만 딥 그린 메탈스와 기타 채굴 기업의 주장대로 그 금속이 반드시 심해저에서 와야 하는지는 따져볼 문제다.(315 페이지)
현재 사용되는 충전식 배터리는 대부분 코발트를 대량으로 사용한다. 전기자동차 한 대에 사용되는 배터리 전극에 약 9kg의 코발트가 들어간다. 이 말 많은 금속이 심해에 존재한다.(320 페이지) 저자는 자동차 배터리, 풍력 터빈, 그 밖에 당장 세계가 필요로 하는 만큼만 캐내고 멈추겠다는 사람들의 주장에 대해 얼핏 훌륭한 발상처럼 보일지 모르지만 이제 충분하니 그만 하라는 말을 누가 할 것인가?라고 묻는다. 광산이 본격적으로 가동하고 돈이 들어오고 주주들이 이익을 요구하는 상황에서 회사가 생산을 멈추는 것이 현실적으로 가능할까?라고 묻는다.
심해는 마지막 변경 지대이자 최후의 미개척지다. 저자는 자원이 바닥나면 새로운 미개척지를 찾아가서 씨가 마를 때까지 가져다 쓰는 것이 문제의 본질이라고 말한다.(330 페이지) 어떻게 심해를 효과적으로 보존할 수 있을까? 이런 야심에 가장 가까운 선례가 남극 조약이다. 남극 조약은 평화와 과학을 위해 남극대륙의 동토를 자연보호지역으로 선언한 국제 협약이다. 심해처럼 남극에도 토착 인구는 없으며 많은 나라가 원유와 가스, 광물을 포함해 매장된 자원에 눈독을 내리고 있다.
하지만 냉전 충돌 중에도 최소 12개의 나라는 영토 주장을 포기하고 모든 군사 활동과 채굴을 금지한다는 조약에 합의할 수 있었다. 저자는 심해는 단호하고 무조건적인 보호가 필요하며 심해 어업과 채굴에 관여한 국가에서 시작되어야 한다고 말한다. 만약 독자가 그런 나라에 살고 있다면 심해 추출 사업에서 손을 떼도록 정부를 압박할 수 있다고 말한다.(333 페이지) 심해에서 우리가 꿈꿀 수 있는 것들은 절대 바닥나지 않을 것이다.
언제까지나 보이지 않고 발 들이지 못할 장소, 끝내 놓쳐버릴 찰나의 순간 누구도 짐작할 수 없고 인간의 시야에서 한사코 벗어난 민첩한 생물까지 정녕 저것들을 지키고 싶다면 온 힘을 기울여 지금 할 수 있는 것들을 해야만 한다.(340, 341 페이지) 이것이 [찬란한 심연]의 마지막 문장이자 결론이다. 제목 그대로 심해는 정말 찬란한 곳이다. 상상을 뛰어넘는 경이롭고 신비한 곳이다.
모든 것을 받아주는 바다, 생태균형자인 바다를 우리가 그간 너무 파헤치고 이용하고 쓰레기장처럼 취급해왔다. 우리가 보내는 시간에도 차원이 있다. 어떤 전문가는 시간을, 빠르게 변하는 파도의 시간, 파도의 시간에 비해 느린 해류의 시간, 장기지속의 해구의 시간으로 구분했다. 지질학적 시간처럼 아주 아주 느리게 움직이는 조용한 해구의 시간이란 말을 들으며 해구는 평온하고 조용한 곳이라고만 생각했었다. 상황은 너무나 다르다. 저자의 문제의식에 전적으로 공감한다. 바다에 미안하다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/32819/5/cover150/k222936808_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=328190511벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17223269Fri, 17 Apr 2026 22:07:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17223269페르미가 들려주는 핵분열, 핵융합 이야기
송은영 지음 / 자음과모음 / 2010년 09월


핵(核)에 대해 관심을 갖게 된 것은 과학 원리에 대한 호기심 때문이었다. 고중숙 교수의 [내 머리로 이해하는 E=mc²]을 읽은 것으로부터 시작된 관심이다. 이 책을 읽은 것은 25년전인 2001년이었다. 당시는 E=mc²를 이해하고자 읽다가 관련이 큰 핵에 대해서까지 관심이 이어진 것이다. 며칠 전 읽은 서균열 교수의 [인문핵]을 통해 많은 부분을 이해했다. 그러나 그 책에서 다루어지지 않은 내용을 찾아 송은영 저자의 [페르미가 들려주는 핵분열, 핵융합 이야기]를 읽게 되었다.   핵반응은 화학반응보다 평균적으로 1000만 배나 많은 에너지를 내놓는다. 방사성 원소란 방사선을 내놓는 원소를 말한다. 라듐, 우라늄, 토륨 등이 대표적인 원소다. 방사성 원소는 각각의 특성에 따라 알파 방사선, 베타 방사선, 감마 방사선을 내놓는다. 알파 방사선은 베타 방사선 보다 7000배 이상 무겁다. 전기까지 띠고 있어서 공기 중의 여러 입자와 반응해 적지 않은 에너지를 잃어버린다. 그러니 멀리 나아가려고 해도 나아갈 수 없다. 알파 방사선이 공기 중에서 비행하는 거리는 수 센티미터 정도이다. 그래서 알파 방사선은 종이 한 장으로도 차단이 가능하다. 알파 방사선이 그다지 해를 끼치지 못하는 이유다.   그러나 알파 방사선이 음식물이나 호흡기를 통해서 인체로 들어오면 사정은 달라진다. 인체에 심각한 피해를 줄 수 있다. 베타 방사선은 알파 방사선보다 가볍고 전기도 약하다. 그래서 공기 중의 입자와도 알파 방사선만큼 반응하지 않는다. 그래서 종이 정도는 거뜬히 뚫고 수 미터까지 날아간다. 베타 방사선도 알루미늄판은 뚫고 지나가지 못한다. 하지만 베타 방사선도 과다하게 쪼이면 위험하다. 감마 방사선은 알파 방사선이나 베타 방사선과 달리 질량도 없고 전기도 띠지 않는다. 그래서 웬만한 물체는 거침없이 뚫고 지나간다. 방사선이 두려운 것은 바로 감마 방사선의 강력한 투과력 때문이다. 그러나 감마 방사선도 두꺼운 콘크리트 벽 앞에서는 무릎을 꿇는다.   라듐과 우라늄은 알파 방사선을, 토륨은 베타 방사선을 내놓는다. 감마 방사선만을 따로 내놓는 방사성 원소는 없다. 감마 방사선은 알파 방사선과 베타 방사선이 나오면 뒤따라서 나온다. 방사성 원소는 막대한 에너지를 내놓지만 한 두 번의 단발적인 현상으로 그쳐서는 폭발적인 에너지를 창출해내기 어렵다. 방사성 원소의 에너지가 쓸모 있는 위력을 발휘하려면 붕괴 반응이 연이어 이어져야 한다. 이를테면 연쇄반응이 일어나야 하는 것이다.   연쇄반응은 중성자를 발견하고 나서부터 가능해졌다. 중성자는 1932년 영국의 물리학자 채드윅이 발견했다. 그는 이 공로를 인정받아 1935년에 노벨물리학상을 수상했다. 핵은 전기적으로 중성이 아니라 양성이다. 양성자는 양성이기 때문에 전기적으로 양성인 핵에 다가서지 못하고 전자는 핵에 꽉 붙들려서 벗어나지 못한다. 중성자는 중성이기 때문에 양전하이든 음전하이든 상관없다. 중성자가 발견되기 이전에는 감히 꿈꿀 수조차 없었던 핵 속으로의 진입이 마침내 성공을 거두게 된 것이다.   리제 마이트너는 중성자로 우라늄을 때렸더니 우라늄보다 원자번호가 거의 절반밖에 안 되는 56번의 바륨이 생겨났다고 말했다. 하나의 중성자가 입사(入射)해서 그 많은 결합을 깨고 핵을 두 동강 내버린다는 것은 믿어지기 힘든 상황이다. 하지만 역으로 생각하면 핵 속에 입자가 많이 들어 있어 그만큼 불안정하다는 뜻일 수도 있다. 닐스 보어는 핵은 딱딱한 고체가 아니라 말랑말랑하게 방울진 액체처럼 되어 있다는 모형을 제안했다.   우라늄 235가 어떤 원자로 쪼개어져야 한다는 공식은 없다. 분할은 무작위적이다. 어떤 원소가 생길지 모르기 때문이다. 그러나 범위는 있다. 너무 가볍거나 무거운 원소가 생길 확률은 거의 없다. 대부분 질량수가 90~100, 135 ~145 범위의 두 원소로 쪼개어진다. 우라늄 235(양성자+중성자; 235; 질량수)가 핵분열해서 내놓는 대표적인 원소는 바륨과 크립톤, 크세논과 스트론튬, 텔루르와 지르코늄이다. 중성자와 우라늄 핵이 만나서 이루어지는 연쇄반응과 핵분열은 원자력 에너지와 원자폭탄으로 무르 익어서 현실화된다.   아인슈타인 이전에는 누구나 에너지와 질량이 전혀 별개의 것이라고 믿었다. 아인슈타인은 질량과 에너지는 같으나 단지 형태만 다르다고 주장했다. 페르미는 중성자와 원소 사이에 파라핀을 놓고 중성자로 원소를 때리는 실험을 했다. 그러자 방사선이 엄청나게 나오는 것이었다. 방사선 수치가 열 배는 보통이었고 심지어는 100배까지도 증가했다. 방사성 수치가 높아졌다는 것은 핵반응이 더욱 빈번히 일어났다는 뜻이다. 이것은 연쇄반응이 가능해졌다는 의미다.   파라핀에는 수소가 듬뿍 들어있다. 수소에는 양성자가 하나 들어 있다. 중성자는 들어 있지 않다. 양성자와 중성자는 질량이 비슷하다. 양성자와 중성자의 질량이 비슷하니 수소는 중성자와 질량이 비슷할 것이다. 수소와 중성자는 질량이 비슷하니 파라핀 속 수소와 중성자가 충돌하면 어떻게 될까? 중성자는 많은 에너지를 잃을 것이다. 에너지를 적지 않게 잃어버렸으니 속도가 현저히 느려진다. 속도가 느려졌으니 수소 주위에서 머무는 시간이 길어진다. 머무는 시간이 길수록 접촉할 수 있는 확률은 그만큼 높아진다.   중성자와 수소가 만날 수 있는 시간이 길어진다는 뜻이다. 중성자와 수소의 반응 확률이 높아지는 것이다. 그러니 더 많은 방사선이 나올 수밖에 없다. 방사선이 많이 나오는 것은 중성자의 속도가 느려졌기 때문이다. 속도가 느린 것을 저속이라고 한다. 속도가 느려진 중성자를 저속 중성자라고 부른다. 저속 중성자는 핵반응의 확률을 대폭적으로 높여준다. 연쇄반응이 일어나는 확률을 급속도로 향상시켜준다는 말이다. 이로써 핵에너지를 마음껏 꺼내어 쓸 수 있는 길이 활짝 열렸다.   페르미는 핵반응 실험 준비에 들어갔다. 연쇄반응의 조건을 살피는 과정을 한 단계 한 단계 차근차근 조정해 나갔다. 어떤 물질이 중성자를 얼마나 흡수하는지, 물질의 순도에 따라 중성자 흡수율이 어떻게 달라지는지, 우라늄을 얼마나 쌓아야 적당한지를 세심하게 살폈다. 그러고는 순도 높은 우라늄과 흑연을 벽돌처럼 높이 쌓여 올렸다. 흑연은 중성자의 속도를 늦추기 위한 것이었다. 중성자의 속도를 늦춰주는 물질을 감속재라고 한다. 원자폭탄은 제어봉이 필요 없다.   연쇄반응이 급격히 이루어져야 무시무시한 핵폭탄이 된다. 그러나 원자력 발전은 그래서는 안 된다. 원자력 발전의 목적은 핵발전소를 일순간에 흔적도 없이 날려 보내는 것이 아니라 핵 에너지를 끌어내서 유용하게 사용하는 데 있기 때문이다. 페르미는 우라늄 238이 중성자와 만나면 더 무거운 미지의 새로운 원소가 탄생할 것이라 보았다. 중성자가 우라늄 핵에 더해져서 우라늄보다 원자번호가 높은 원소가 탄생한 것이다. 이것이 플루토늄 239(양성자 94+중성자 145)다.   우라늄 238은 핵분열을 하지 못해 핵에너지를 내지 하지만 핵에너지를 내보내는 물질을 새롭게 만든다. 우라늄 238의 반감기는 45억년이다. 우라늄 235에 중성자를 충돌시키면 핵분열 하고 우라늄 238에 중성자를 충돌시키면 중성자를 흡수해 플루토늄 239가 된다.   우라늄 235는 중성자 수가 143개로 홀수다. 핵자(양성자와 중성자)들은 짝을 이룰 때 더 안정적인데, 우라늄 235는 짝이 맞지 않아 기본적으로 에너지가 높은 상태다. 우라늄 235가 중성자를 하나 더 흡수하면 우라늄 236이 되면서 중성자 수가 짝수가 된다. 이때 짝을 이루면서 발생하는 '짝짓기 에너지(Pairing Energy)'가 매우 크다. 이 넘치는 에너지가 핵 전체를 심하게 흔들어놓고(임계 변형) 결국 핵이 두 개로 쪼개지는 핵분열이 일어난다.   우라늄 238은 중성자 수가 146개로 이미 짝수다. 구조적으로 우라늄 235보다 훨씬 안정적이다. 우라늄 238이 중성자를 흡수해 우라늄 239가 되면 중성자 수가 홀수가 된다. 이때는 우라늄 235의 경우와 반대로 에너지가 크게 방출되지 않으며 핵을 쪼갤 만큼의 충격이 발생하지 않는다. 그 결과 핵이 깨지는 대신 중성자를 품고(포획) 있다가, 두 번의 베타 붕괴를 거쳐 원자번호가 92번(우라늄)에서 94번인 플루토늄 239로 변한다.   핵분열을 하면서 사라지는 우라늄 235보다 중성자를 흡수해 새롭게 생기는 플루토늄 239가 더 많아진다. 이런 경우를 증식(增殖)이라 한다. 세분하면 우라늄 238에 중성자가 더해지면 넵투늄 239(양성자 93+중성자 146)이 된다. 넵투늄 239가 베타 붕괴를 한다.(베타 붕괴는 질량수는 변하지 않고 원자번호는 하나 증가한다.) 그 결과 플루토늄 239가 된다.   중성자가 양성자보다 많은 상태에서 중성자가 양성자로 바뀌며 핵이 더욱 안정적인 상태로 붕괴하는 것이 일반적이다. 음의 베타 붕괴는 중성자가 양성자로 바뀌어 원자번호가 하나 증가하고 중성자는 하나 감소한다. 양성자는 하나 증가하여 전체 질량수는 변하지 않는다. 양의 베타 붕괴는 양성자가 중성자로 변환되어 원자번호가 하나 감소하고 중성자는 하나 증가하고 양성자는 하나 감소한다.   플루토늄은 원자폭탄의 개발에 또 하나의 새로운 이정표를 찍었다. 우라늄 235의 분리와 같은 동위원소 방법을 사용하지 않고도 핵 원료를 얻을 수 있는 길을 열어 주었기 때문이다. 연쇄반응을 일으키는 데 필요한 최소 양이 임계질량이다.   우리는 아인슈타인 하면 원자폭탄을 떠올리지만 그는 원자폭탄 제조에 실질적으로 관여하지 않았다. 그는 이런 말을 했다. “원자폭탄을 탄생시키는 데 내가 한 일은 미국이 독일보다 앞서서 핵무기를 개발해야 한다고 루스벨트 대통령에게 편지를 쓴 것뿐입니다.” 아인슈타인은 이런 행동을 했다는 것만으로도 무척이나 후회스러워 했다. 아인슈타인의 E=mc² 공식만으로 원자폭탄을 만들 수 없다. 사람들의 논리라면 중성자를 발견한 채드윅도 원자폭탄 개발에 몫을 했다. 핵분열을 발견한 마이트너도 그렇다.   원자폭탄을 제조하려면 구체적이고도 복잡한 여러 가지 과학기술이 필요하다. 우라늄 광석에서 우라늄 235를 뽑아내서 농축시키는 일, 증식로 속의 여러 핵물질 가운데서 플루토늄을 추출해내는 일. 원자폭탄의 임계 질량을 정확히 산출해내는 일, 원자폭탄 내부에 폭약을 꼼꼼히 설치하는 일 등등 수많은 어려움을 해결해야 한다.   핵발전소에서 나오는 핵폐기물은 기체, 액체, 고체로 다양하다. 원소 중에서 가장 가벼운 수소는 핵융합을 일으키는 데 가장 적당하다. 우라늄은 238이 대부분을 차지하듯 수소도 경수소가 대부분을 차지한다. 수소의 99.985 퍼센트가 경수소(프로튬)이고 나머지는 중수소(듀테륨)다. 삼중수소(트리튬)는 자연 상태에서는 존재하지 않고 인공적으로만 만들 수 있다. 가장 바람직한 핵융합은 삼중수소(트리튬)와 중수소(듀테륨)가 합쳐져 헬륨을 만드는 핵반응이다. T-D 반응이라 한다. 아인슈타인의 E=mc²는 핵분열에서 나오는 에너지뿐만이 아니라 핵융합에서 나오는 에너지도 명쾌하게 설명해준다. 핵분열보다 에너지 생산율이 높은 것이 핵융합이다.   우라늄 235 1kg이 핵분열하면서 내놓는 에너지는 200억 킬로 칼로리다. 수소 1kg이 핵융합하면서 내놓는 에너지는 1,500억 킬로 칼로리다. 핵융합 반응을 일으키려면 1억도에 가까운 온도가 필요하다. 핵융합 반응은 탄소 배출이 없는 친환경 에너지원으로 소량의 방사성 폐기물은 발생한다. 핵융합 반응의 원료는 수소 즉 물이다. 넘치는 양이다. 수소는 석탄, 석유에 비해 압도적으로 싸다. 수소는 방사성 원소가 아니다. 핵융합 반응에서 나오는 질량결손이 태양열과 태양빛의 원인이다. 핵융합 반응은 핵분열의 도움을 받아야 한다. 온도 때문이다.   물리학에서 공부할 것은 많다. 올해 읽은 짐 알칼랄리의 [어떻게 물리학을 사랑하지 않을 수 있을까]에서는 E=mc²을 통해 아원자세계에서 핵분열을 이해하고 원자핵 에너지를 해방시킬 수 있었다(106 페이지)는 말이 나온다. 색다른 표현이다. 이 책은 물리학 일반에 대한 이야기를 모은 책이다. 언제라도 저명한 외국 물리학자의 핵융합, 핵분열 이야기 책이 출간되면 읽을 생각이 있다. 그러나 기본적으로는 핵융합의 본령이라 할 별의 핵융합 이야기에 집중할 생각이다. 송은영 저자의 책에도 핵을 둘러싼 사회적 책임 부분이 나온다. 바다에 핵 폐기물을 버리는 문제를 다룬 책도 찾아볼 생각이다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/783/53/cover150/8954420389_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=7835335벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17220948Thu, 16 Apr 2026 18:23:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17220948서균렬 교수의 인문핵 - 인문학으로 본 원자핵
서균렬 지음 / 철수와영희 / 2024년 06월

노아(露兒)라는 호를 쓰는 서균렬(徐鈞烈) 교수의 [인문핵]이란 책이다. 서울대학교 원자핵공학과를 졸업한 후 대우 원자력과 한국원자력연구소를 거쳐 국비 유학시험에 단독 합격해 MIT에서 핵 기계공학 석사와 박사학위를 취득한 분이다. '인문학으로 본 원자핵'이라는 부제답게 이제는 원자핵을 인문의 시선으로 보자고 주장하는 책이다. 가난했지만 교육자였던 아버지의 영향을 받아 인문적 성향의 공학자가 된 저자는 보통은 사람들이 공학이나 과학 등이 건조하고 딱딱한 학문이라고 생각하지만 공부를 할수록 그렇지 않다는 것을 느꼈다고 말한다. 굳이 인문 핵이라는 말을 하는 이유도 거기에 있다고 말한다.   이 책은 인문학이라는 책임감 있는 이야기와 함께 어린 시절부터 대학 시절을 거쳐 교수 시절 등 여러 과정을 담백하게 고백한 책이어서 진솔하고 무게감 있게 느껴진다. 개인적으로는 책을 통해 전자와 중성자에 대해 새로운 사실들을 많이 알았다. 맨해튼 사업의 총지휘자인 오펜하이머가 즐겨 읽던 책이 산스크리트 성전인 [바가바드 기타]였다. 이 책에 등장하는 전쟁의 신의 이름이 트리니티이다. 당시 코드명이 트리니티였다. 기독교의 삼위일체가 아니다.   MIT로 유학을 가면서 "내가 핵을 만들겠다. 그 전에는 어떤 일이 있어도 우리 땅을 밟지 않겠다"고 독하게 마음 먹었던 저자는 웨스팅하우스에서 일하면서 핵발전소야말로 위험한 물건이라는 사실을 깨닫았다고 말한다. "핵은 내 안에 있구나. 바로 나구나"라는 깨달음도 얻었다고 한다. 이 책을 원활하게 읽으려면 원자, 원자핵(양성자+중성자), 전자 등에 대해 알아야 한다.   길지만 상술해본다. 원자 한가운데에는 양전하를 띠는 양성자와, 양전하와 음전하를 모두 가진 중성인 중성자가 강력하게 결합되어 있다. 양성자와 중성자를 핵자(核子)라고 부른다. 양성자가 전자보다 많으면 양이온, 전자가 양성자보다 많으면 음이온이라고 한다. 내파(內破; implosion) 공학이란 플루토늄을 압축하는 기술이다. 핵무기 개발은 핵물리를 넘어선 핵공학의 영역이다. 이론만으로는 생산물을 얻기가 어렵다.   천연 우라늄 1000개 중 오직 7개만이 핵무기를 만들 수 있는 우라늄 235다. 993개는 연료로 쓰기 힘든 우라늄 238이다. 하지만 원자로에서 플루토늄 239로 바뀌면 연료로 쓸 수 있다. 우라늄이 쪼개지면 세슘이나 스트론튬 같은 물질이 새로 생긴다. 전리(電離)란 전자를 떼어낸 것이라는 뜻이다. 원자의 바깥을 돌고 있던 음전하의 전자가 떨어져 나오면 원자는 음양의 균형을 잃고 양전하를 띠게 된다. 우라늄이 원자로에서 핵분열할 때 전자가 매우 많이 튀어나온다.   원자로는 물로 가득 차 있다. 열을 식히기 위해서이다. 물은 방사선을 막아주는 역할도 한다. 전자는 진공이나 수중이나 상관없이 광속으로 움직인다. 정작 빛은 물속에서 속도가 조금 느려진다. 전자가 수중에서는 빛보다 더 빠르다. 이때 전자기파가 나온다. 이때 수중에 푸른빛이 보인다. 이를 체렌코프 현상이라 한다. 핵무기 기술은 굉장히 오래되었다. 원료가 되는 물질만 구하면 만드는 일은 어렵지 않다. 심지어 요즘은 핵물질을 인터넷으로 거래한다. 물론 핵탄두를 만들 정도의 양은 아니다. 이론적으로는 4KG 가량의 핵물질을 확보하면 핵무기를 만들 수 있다.   원리는 간단하다. 유체역학이란 핵폭탄을 초강력의 무기로 만들기 위해서 필요한 학문이다. 원자탄에서 내폭이 일어나면 자몽 만한 플루토늄 덩어리가 압력을 받아 자두 만큼 작아진다. 이때 핵분열을 시작할 수 있도록 중성자를 쏘면 된다. 플루토늄 덩어리의 형태와 구조에 대한 분석 결과 30만 기압 정도의 압력을 가하면 자두만한 크기로 줄어든다. 이때의 질량이 바로 임계 질량 즉 핵분열을 할 수 있는 최소 질량이다. 30만 기압이란 6톤의 무게를 가진 코끼리 50만 마리가 1000분의 1초 동안 한치의 오차도 없이 입체각 360°로 위에서 동시에 누를 경우에 만들어지는 기압이다.   핵무기와 원자로는 원리가 같다. 핵분열로 에너지를 얻는 것이기 때문이다. 원자는 원자핵과 전자로 나뉜다. 원자는 핵과 전자로 이루어진 구름 상태다. 특히 원자 가운데에 아주 작은 핵은 모든 물질의 핵심이라고 할 수 있다. 원자의 표피를 이루는 전자는 바깥 물질을 밀어내는 힘을 가진다. 만일 그런 것이 없으면 물질과 물질이 겹친다. 우리가 신체를 통해 외부 세계를 감각할 수 있는 것은 바로 이런 밀어내는 힘 덕분이다.   우리가 일상에서 쓰는 핵이라는 말은 원자력이라고도 한다. 핵발전소 원자로나 핵무기를 만드는 물질을 가리킨다. 우라늄, 플루토늄, 토륨이 해당한다. 이들을 핵연료 물질이라고 한다. 이들이 핵분열을 하며 막대한 에너지를 생성한다. 그러면서 인체에 치명적인 해를 끼치는 방사성 물질을 뿜어낸다. 리제 마이트너가 핵분열 현상을 발견했다. 우라늄이나 플루토늄처럼 질량이 큰 물질의 원자핵에 중성자가 충돌하면서 둘로 쪼개지는 현상을 말한다. 이 과정에서 엄청난 에너지가 발생한다.   탄소나 수소처럼 안정된 물질의 핵은 중성자를 쏴 충돌 시켜도 쪼개지지 않는다. 모두 핵을 가지고 있지만 핵개발의 원료가 되지는 않는다. 단 여기에는 이를 조절할 장치가 필요하다. 무기라면 폭발력을 최대치로 만들 장치가 필요하고 발전기라면 안정성을 담보할 장치가 필요하다. 원자력 발전은 필연적으로 폐기물을 남긴다. 현재 기술로는 이 핵폐기물을 안전하게 저장할 수 없다. 저자는 바로 이런 이유로 연구 개발이 필요하다고 말한다. 그동안 핵발전소를 짓는 데 돈을 쓰고 인력을 썼다면 이제는 안전을 위해 그만한 투자가 이루어져야 한다는 것이다.   최근에는 핵분열이 아닌 핵융합으로 에너지를 얻는다. 핵분열이 원자핵이 쪼개지는 것이라면 핵융합은 두 개의 원자핵이 합쳐지는 것이다. 이 과정에서 발생하는 에너지를 이용하는 것이 핵융합 발전이다. 태양이 열을 내는 방식과 유사해서 인공 태양이라 불린다. 중수소는 양성자 하나와 중성자 한 개로 이루어졌고, 3중수소는 양성자 하나와 중성자 두 개로 이루어졌다. 핵이 만들어지면서 우리가 원소라고 부르는 '세상을 이루는 물질들'이 만들어졌다. 그 첫 번째가 수소다. 수소의 구조는 매우 간단하다.   수소 원자는 양성자 1개로 이루어진 원자핵과 전자 1개가 결합한 상태다. 원자의 빈 공간은 매우 크다. 원자핵과 전자 사이에 어마어마한 공간이 있다. 잠실구장 한가운데 떨어뜨린 공이 원자핵이라면 그 주위를 빙 둘러싼 관중들이 전자에 해당한다. 왜 관중이 아니라 관중들일까? 그 이유는 위치를 특정할 수 없기 때문이다. 고정되어 있는 게 아니기에 어디에 있는지 알 수 없다. 전자는 확률로 존재한다. 위치를 특정할 수 없고 다만 그 흔적을 구름처럼 모호하게 표시할 수 있다고 해서 전자 구름이라 한다.   핵은 물성을 유지하는 최소 단위다. 핵을 쪼개면 고유성질이 사라진다. 핵분열이라는 용어는 생물학에서 먼저 나왔다. 생물학에서의 분열은 세포핵 분열이고 핵공학에서의 분열은 원자핵분열이다. 생물학의 분열은 division이라 하고 핵공학에서의 분열은 fission이라 한다. 원자 주위의 전자는 도무지 어디에서 어떻게 존재하는지 알 수 없다. 위치를 알려면 빛을 쏘아야 하는데 빛 입자가 전자를 때리는 순간 그 충격으로 전자는 어디론가 가버린다. 그렇기 때문에 전자는 확률적으로만 존재한다.   세슘이나 스트론튬처럼 인체와 자연계에 치명적인 물질들은 모두 인위적인 핵분열을 통해 만들어진 것들이다. 인간은 인위적으로 핵분열을 일으킬 수는 있지만 그 부산물을 어떻게 처리해야 할지는 모른다. 천연 우라늄에는 우라늄 234, 235, 238의 세 종류가 있다. 이들을 동위 원소라 부른다. 양성자수는 같고 중성자 수가 다르다. 핵분열 과정은 연속적이다. 하나의 원자핵 안에 양성자와 중성자가 강하게 결합되어 있다가 인위적 힘에 의해 깨지면서 중성자가 흘러나온다. 그 중성자는 또 다른 핵을 건드린다. 핵은 또 깨진다... 이런 식이다.   이때 세슘, 스트론튬, 제논, 크립톤 같은 방사성 물질이 나온다. 최초의 분열에 이르는 시간이 1억분의 1초에 불과하다. 이 찰나의 순간에 엄청난 에너지가 발생한다. 우라늄 1g이 핵분열할 때 나오는 에너지는 석탄 3톤이 내는 에너지외 맞먹는다. 핵분열을 조절하면서 그 열로 물을 끓이면 하나의 도시가 사용할 전기를 생산할 수 있고 한꺼번에 터뜨리면 그 도시를 파괴하게 되는 것이다. 플루토늄은 자연 상태에서는 존재하지 않고 원자로에서 사용하고 남은 연료봉을 추출해서 만든다.   히로시마에 떨어진 폭탄은 농축 우라늄 폭탄이었고 나가사키에 떨어진 폭탄은 플루토늄 폭탄이었다. 우라늄과 플루토늄은 화학적 성질이 다르다. 플루토늄은 질산 등을 이용해서 빼낸다. 농축 우라늄은 물리적으로 추려낸 것이고 플루토늄은 화학적으로 추려낸 것이다. 다만 플루토늄에는 유효기간이 있다. 핵분열이 잘 되는 플루토늄은 239다. 이것이 중성자에 노출되면 금세 240이 되어버린다. 짝수가 되면 안정성이 높아져서 잘 안 쪼개진다. 그래서 플루토늄은 만든 후 짧게는 6개월, 길게는 1년을 넘기지 않아야 한다.   플루토늄이든 우라늄이든 핵발전의 연료로 쓰인다. 이론상으로는 핵발전소에서 핵폭탄을 만들 수 있다. 그래서 세계 핵 강대국들이 자신들 이외의 나라들이 플루토늄을 어떻게 처리하는지에 민감하다. 플루토늄을 함부로 처리하지 못하게 한다. 핵 확산을 막는다는 취지로 맺은 핵 비확산 조약(NPT)이 바로 그것이다. 쓰고 남은 우라늄을 재처리하면 핵무기를 만드는 플루토늄이 된다. 핵폐기물을 땅에 묻는 데에 엄청난 돈이 들어간다. 분열을 하면 우라늄 235의 원자핵이 중성자와 충돌하면서 두 개로 쪼개진다.   바륨, 크립톤, 스트론튬, 제논, 플루토늄 등의 물질로 변한다. 시간이 흐르면서 납이나 철처럼 더 이상 핵이 깨지지 않는 상태로 변한다. 그 기간이 엄청나게 오래 걸려서 플루토늄 239는 반감기가 24000년쯤 된다. 계산해보니 24만 년이 지나야 붕괴를 멈춘다. 저자는 독일이 유대인(과학자들)을 박해 했기 때문에 그들이 미국으로 망명해 핵을 미국에서 먼저 만들게 되었다고 말한다. 인종주의가 결국 자신들의 목을 조른 셈이 된 것이다. 줄리어스 로버트 오펜하이머, 레오 실라르드, 한스 베테, 에드워드 텔러, 존 폰 노이만, 오토 프리슈, 유진 위그너, 제임스 프랑크 등이다.   맨해튼 사업에는 대학, 연구소, 군대를 비롯하여 연인원 13만 명과 20억 달러가 투입됐다. 2년 8개월의 노력을 거쳐 미국은 세계 최초로 핵폭탄 개발에 성공했다. 맨해튼 사업을 주도한 오펜하이머는 전쟁을 끝낸 위대한 과학자라는 칭송과 함께 인류를 절멸시킬 위협적인 무기를 만든 사람이라는 비난을 한 몸에 받았다. 스스로도 후회를 많이 했다. 루스벨트 사후에 대통령직을 이어받은 트루만에게 자기 손에 피를 묻혔다며 핵개발을 그만두자고 했다. 하지만 승리에 도취된 미국은 이를 받아들이지 않았다. 트루먼은 그를 미국 원자력위원회에서 물러나게 한다. 오펜하이머는 소련의 첩자라는 누명을 쓰고 청문회에서 심문까지 당하는 수고를 겪는다.   지금은 원자폭탄을 만드는 방식이 다양해졌다. 맨해튼 사업 당시 미국 전체 수요의 3분의 2에 해당하는 전기를 썼다. 자연에는 거의 없는 우라늄 235를 만들기 위해 전기가 많이 들어간다. 우라늄은 농축기와 전기가 필요하고 플루토늄은 원자로가 필요하다. 지금은 거의 플루토늄으로 핵무기를 만든다. 그동안 원전에서 확보한 것이 많기 때문이다. 요즘은 여기에 수소 등을 넣어 폭발력을 늘리고 있다. 크기는 작아지고 파괴력은 더 커지는 추세다.    방사선은 방사성 물질이 뿜어내는 에너지이다. 불완전한 상태의 원자핵이 안정화되는 과정에서 나오는 입자와 빛을 말한다. 원자핵이 쪼개지는 핵분열이 일어나면서 방출되는 물질들이 바로 방사선이다. 알파선은 양성자와 중성자가 쌍으로 묶여 있는 구조 즉 헬륨이다. 베타선은 방출된 전자다. 중성자선은 파괴력이 훨씬 세다. 우주가 생긴 이래 방사성 물질은 계속 있었다. 그런데 인간이 핵을 이용하면서부터 양이 급증했다. 자연 상태의 방사선은 핵발전소나 핵무기에 비할 바가 못 된다. 인간 스스로 자기는 물론 지구 생태계를 위협하는 물질을 대책 없이 쌓아두고 있는 셈이다.   삼중수소는 양성자 하나와 중성자 두 개로 이루어진 물질이다. 중성자 하나가 전자를 방출(베타선) 하면서 양성자로 바뀐다. 그러면서 헬륨(양성자 2+중성자 2)이라는 안정적인 물질로 바뀐다. 지구의 위성인 달에 풍부한 물질이다. 지구에서 3중수소는 물의 형태로 존재한다. 온실 기체는 화석연료를 태울 때 발생한다. 물질이 타는 것은 산화 작용이다. 산소와 결합하면서 전자를 잃는 현상이다. 이 과정에서 열이 발생한다.   그 열은 어디에서 나오는가? 탄소와 산소의 외곽을 돌고 있는 전자들이 서로 합치면서 자리를 바꾼다. 그러면서 질량이 달라지고 여기서 에너지가 발생한다. 탄소화합물에 묶여 있던 전자들이 더 안정적인 이산화탄소와 물을 구성하기 위해 위치를 바꾼다. 산소는 전자를 강하게 끌어당긴다. 탄소와 산소가 결합할 때 탄소의 전자들이 공유 결합을 형성하며 더 낮은 에너지 상태로 이동한다. 이때 공유 결합 에너지의 차이만큼 열과 빛의 형태로 방출된다. 핵분열 자체는 이산화탄소를 발생시키지 않는다.   다만 핵발전이라고 해서 이산화탄소와 무관한 것은 아니다. 우라늄 235의 비율을 높이는 농축과정처럼 핵연료를 만들 때 전기가 엄청나게 들어간다. 화석연료를 이용한 발전시설로 만든 전기를 써야 하기 때문이다. 핵폐기물을 관리하는 데도 전기가 소모된다. 핵폭탄과 핵발전소 중 핵폭탄이 먼저다. 어찌 보면 핵발전소는 핵폭탄으로 대량살상의 문을 연 것에 대한 속죄라고도 할 수 있다.   엔리코 페르미는 우라늄 핵이 쪼개질 때 탄소를 두면 중성자 속도가 적당하게 낮아진다는 것을 알아냈다. 자동차로 치면 제동장치인 셈이다. 그래서 핵발전소 원자료에 탄소로 만든 제어봉을 집어넣는다. 폭탄에는 이런 장치가 없다. 조절할 필요가 없기 때문이다. 중성자 속도를 늦추는데 물을 쓰는 경수로와 달리 흑연을 쓰는 곳도 있다. 물은 고온에서 끓어버린다. 흑연 감속로는 그럴 염려가 없다.   전기는 인류에게 이전과는 비교할 수 없는 문명을 선사했다. 전기는 어디에서 왔는가? 광물에서 왔다. 석탄, 석유가 그렇고 우라늄도 돌에서 온 것이다. 우라늄은 자연에 존재하는 돌에서 채굴한다. 광물은 돌을 구성하는 기본 단위다. 제어봉은 핵분열에서 불쏘시개 역할을 하는 중성자를 흡수하는 역할을 한다. 핵폭탄은 우라늄이나 플루토늄을 원료로 만든다. 구체적으로는 우라늄 235, 플루토늄 239다. 우라늄의 원자번호는 92번, 플루토늄의 원자번호는 94번이다.   핵폭탄을 만들 때 플루토늄을 쓰는 이유는 우라늄 235를 구하기 어렵기 때문이다. 235만 얻는 유일한 방법은 기체로 만들어서 원심분리기에서 마구 돌리는 방법뿐이다. 그러면 무거운 238은 바깥으로 뛰쳐나가고 상대적으로 가벼운 235가 남는다. 이를 수천 번 반복해서 235의 비율을 높인 것이 농축 우라늄이다. 우라늄 235의 핵은 양성자 92개와 중성자 143개가 묶여 있다.   중성자가 홀수여서 두 개씩 짝을 지어보면 하나가 남는다. 이런 핵은 불안정해서 쉽게 쪼개진다. 수소 폭탄의 원리는 핵융합이다. 두 개의 수소 핵이 붙어서 헬륨이 되면서 엄청난 에너지가 발생한다. 수소 원자를 융합시키려면 1억도의 온도가 필요하다. 지금 태양 중심부 온도가 1500만 도이니 6배가 넘는 어마어마한 고온이 필요한 것이다. 그래도 방법을 찾는 데 성공했다. 원자폭탄을 터뜨려서 열을 생성한 것이다. 그렇게 해서 수소 원자끼리 결합하면서 질량이 바뀌고 바로 여기서 또 한번 E=mc²이 등장한다.   방사성 물질은 인체에만 치명적인 것이 아니다. 사고 수습 당시 투입된 로봇이 몇 초 만에 작동을 멈췄다. 전자회로가 전부 망가져버린다. 방사선은 전하를 띠고 있다. 당연히 합선이 된다. 저자는 스리마일(1979년), 체르노빌(1986년), 후쿠시마(2011년) 핵발전소 사고에 대해 상세히 설명한다. 핵폐수 이야기를 해보자. 저자에 의하면 핵폐수는 세계 바다 생태계에 적지 않은 영향을 끼칠 것이다. 오염 농도가 묽어지니까, 희석되니까 괜찮을 것이라고 말한다. 정말 무책임한 말이다.   바다가 아무리 넓다고 해도 지구 안에 있다. 서로 돌고 돈다. 해류를 타고 오염물질이 세계 바다로 퍼진다. 그러는 동안 완전히 걸러지지 않은 핵 오염물질들이 해저로 가라앉을 것이다. 바다 생태계가 오염된다. 먹이사슬을 타고 우리 인간의 식탁 위로 올라온다. 그럴 일이 없다고 누가 단정할 수 있을까. 저자는 현재 진행중인 심각한 사안도 마치 오래전에 지나간 일처럼 인식하는 것을 우려한다. 후쿠시마 원전 이야기를 하면 아직도 후쿠시마야, 그만 하지 등의 반응이 나온다고 한다. 사람들이 지겨워 한다.   저자가 말하는 인문핵이란 핵을 인문학으로 바라보는 것이다. 핵을 이용하되 목적과 맥락을 생각하자는 것이다. 일단 핵 폐수가 발생했을 때 가장 좋은 방법은 가두는 것이다. 밖으로 나가지 못하게 하는 것이다. 그런데 일본은 그 반대로 한다. 예전 스리마일 섬 원전 사고 때 미국도 강에 다 쏟아 버리려고 했다. 사고 후 2천 톤 정도 되는 핵 폐수가 발생했는데 주민 반대로 방류는 못했다. 그래서 증발시키고 남은 물질을 보관하는 방법을 썼다. 이 방식이 대기중 방사선 농도를 크게 높이지 않을 수 있어 한때 후쿠시마 쪽에서 검토하기도 했다. 그러다가 왜 굳이 바다에 버렸는지 아직도 의문이다.   한국, 중국, 일본은 적어도 핵에 관해서는 하나로 묶여 있다. 지리적으로 그렇다. 그래서 삼국이 지속적으로 협력해야 한다. 그동안은 한국이나 중국이 환태평양 조산대에 자리한 일본 쪽보다는 지진이나 지진 해일 위험이 덜하다고 여겨져 왔다. 그런데 최근 아시아 각 지역에서 이상 징후가 나타나고 있다. 중국, 한국, 일본이 속한 유라시아 판이 꿈틀거리고 있다. 우리나라만 해도 경주, 포항 등지에서 계속 지진이 발생한다. 2024년 1월 1일 발생한 일본 이시카와현 노토반도 지진으로 해서 지반이 올라와 육지가 됐다. 해안선이 200m나 밀려났다.   저자는 비용 생각하느라 안전은 뒷전인 현실을 안타까워 한다. 경수로, 중수로는 가압경수로, 가압 중수로란 말이다. 가압이라는 압력을 가한다는 뜻이다. 물의 끓는 점을 높이기 위해 가압한다. 가압기로 150 기압을 가해 370도까지 물이 끊지 않게 조절한다. 중수에 있는 수소는 이미 중수소 상태라 중성자가 붙지 않는다. 자연 상태의 물에서 중수는 5만 개 중 하나밖에 없다. 그러나 이것도 농축을 해야 한다. 그럼에도 굳이 중수로를 선택하는 데는 천연 우라늄을 농축과정 없이 그대로 쓴다는 장점 때문이다.   핵분열 과정에서 얻어지는 플루토늄이 중수로에서 더 많이 나온다. 중수는 감속재다. 정전 사고는 가장 위험하다. 냉각수 등을 공급할 펌프가 멈추면 최악의 경우 후쿠시마 핵발전소처럼 원자로가 녹아내릴 수 있기 때문이다. 저자는 지금 우리가 북한의 위협을 걱정하지만 우리 내부적으로 쌓인 핵물질도 만만치 않다고 말한다. 안전성 확보가 시급하다는 것이다. 지금 보관중인 핵물질에 문제가 생기면 사태는 걷잡을 수 없이 커질 수 있다.   저자는 언론에서 최첨단 기술인 것으로 포장하는 사안에 대해 역으로 말하면 그것은 아직 검증이 되지 않았다는 뜻이라고 말한다. 북한의 핵 개발은 일찌감치 시작되었다. 한동안 지지부진했다. 그러다 1991년 소련이 해체되면서 망명 과학자들이 북한에 오면서 비약적으로 발전했다. 핵개발에는 돈이 많이 든다. 우라늄 농축, 플루토늄 처리가 필수 과정이고 고강도 알루미늄 제작이나 원심분리기 제작에도 돈이 무척 많이 든다.   핵실험을 하는데도 돈이 든다. 회당 1000억원 쯤 된다. 저자는 물리학적 관점으로 보면 이제는 핵이 아니라 쿼크의 시대라고 한다. 인류가 핵을 발견하고 양성자와 중성자를 알게 되면서 이들이 만들어내는 엄청난 에너지를 사용했다. 저자는 오늘 우리가 숨 쉬는 대기에는 체르노빌의 세슘, 후쿠시마의 플루토늄이 섞여 있다고 말한다. 저자는 인문학이 없는 과학은 언제든 괴물을 만들어낼 가능성이 있다고 말한다. 저자는 80년 전 마법의 항아리에서 빠져나온 원자핵을 인문 핵의 이름으로 다스려야 할 때라고 말한다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/34071/65/cover150/k012931472_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=340716561벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17212901Sun, 12 Apr 2026 22:41:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17212901나는 화학으로 세상을 읽는다
크리스 우드포드 지음, 이재경 옮김 / 반니출판 / 2026년 03월


우리는 과학에 대한 생각을 1 초도 하지 않고 수십 년을 보낼 수 있다. 하지만 어떤 방식으로든 과학을 이용하지 않고서는 단 1 나노 초도 살아남을 수 없다. 이렇게 말하는 저자 크리스 우드포드의 [나는 화학으로 세상을 읽는다]는 “비전문가들도 쉽게 읽도록” 쓴 화학책이다. 물질의 거동은 물질 내부에서 원자들과 분자들이 요동하고 뭉치는 방식에 달려 있다. 물질과 물질을 다르게 만드는 것은 안에 있는 원자들만이 아니다. 원자들의 결합 방식에 따라서도 물질이 갈린다. 대표적인 예가 지구에서 가장 풍부하고 가장 필수적인 물질인 물이다.   원자가 금과은 같은 화학 원소의 기본단위인 것처럼 분자는 더 복잡한 물질의 기본 구성 요소다. 둘 이상의 원자를 붙이면 분자가 된다. 수소 원자 두 개와 산소 원자 하나가 결합하면 물 분자 한 개가 얻어진다. 수십억조 개의 물 분자를 손가락 끝에 담아 올리면 그것이 작은 물방울 하나다. 수증기는 같은 질량의 물보다 공간을 1600배 더 차지한다. 이것이 전기 포트의 물을 몇 초만 오래 끓여도 주방이 세탁소처럼 수증기로 자욱해지는 이유다.   수백 가지 화학반응을 관찰하다 보면 결국 기본 원소들이 언제나 간단한 정수비로 결합한다는 사실을 알게 된다. 1;1, 2;1, 3;2 등등. 1803년 영국 화학자 존 돌턴이 그 일을 해냈다. 화학 원소들을 체계적으로 배열하면 2차원의 격자형 재료표가 만들어진다. 이를 주기율표라고 한다. 주기율표는 우리가 마음대로 쓸 수 있는 화학 성분의 전체 목록이다. 저자는 동위원소를 불안정한 흥분 형태로 존재하는 원소로 설명한다. 이들은 어떻게든 더 안정된 상태가 되려고 난리를 치고 그러기 위해 원치 않거나 필요치 않은 소립자들을 밖으로 내던진다.(21 페이지)   원자 내부는 대부분 비어 있고 원자의 질량은 대부분 원자핵에 몰려 있다. 상대적으로 너무도 가벼운 전자들은 원자핵 주위를 빙빙 돌며 흐릿한 공허의 구름을 형성한다. 철은 원자들이 위치 이동을 꺼리지 않기 때문에 모양을 잡을 때 구부러진다. 반면 유리는 원자들이 전체 구조를 허물지 않고는 새 장소로 이동하지 못해 산산이 부서진다. 철은 전기를 잘 유도한다. 원자들이 밀집한 구조에서는 각 원자의 외곽을 도는 전자들이 서로 맞물려 전체 구조를 아우르며 앞뒤로 출렁이는 일종의 흐릿한 바다를 형성해서 전기를 이편에서 저편으로 운반하기 때문이다. 철을 충분히 가열하면 벌겋게 달아오른다. 원자들이 열에너지를 흡수해서 붉은 빛의 형태로 내놓기 때문이다.   일반적으로 물은 접착력보다 응집력이 훨씬 강하다. 이것이 빗방울이 퍼지거나 흩어지지 않고 잎사귀 위에 진주처럼 영롱하게 맺힐 수 있는 이유다. 비 오는 날 창문을 두들기는 비를 바라본 적이 있는가? 마치 유리에 보이지 않는 수로들이 있는 것처럼 물방울들이 창에 또렷한 줄무늬를 그리며 흘러내린다. 이것도 물의 응집력 때문이다. 새로 떨어지는 방울은 유리의 아직 젖지 않은 부분보다 이미 떨어져 있는 방울들과 합체하려는 경향을 보인다. 물은 끼리끼리 뭉치는데 명수지만 다른 곳에 달라붙는데는 영 무능하다. 그래서 물을 제대로 퍼지게 하고 물건을 완전히 적시게 하기 위해서는 세제(계면활성제)를 사용해야 한다.   물은 상대적으로 밀도가 높고 무거운 물질이라 금방 비키거나 물러서지 않는다. 물은 비압축성이다. 즉 더 작은 공간에 욱여넣을 수 없다. 이론상 눈과 얼음은 전혀 미끄럽지 않아야 한다. 얼음도 고체이고 발바닥도 고체다. 타이어와 아스팔트처럼 두 가지 고체가 접촉하면 대개는 더 이상의 운동을 막기에 충분한 마찰이 발생한다. 그런데 왜 얼음은 미끄러울까? 일반적인 설명은 이렇다.   물체를 쥐어짜면 물체의 온도가 올라가는 것이 과학의 통칙이다. 자동차 타이어에 바람을 열심히 넣다 보면 에어 펌프가 뜨거워지는 것은 그런 이유다. 따라서 이론적으로는 사람이 얼음 위에 서면 얼음 표층에 짓눌려 온도가 올라가서 녹는다. 즉 고체 발과 그 아래의 고체 얼음 사이에 윤활유로 작용하는 수층이 생긴다. 얼음을 지친다는 건 사실 얼음을 지치는 게 아니다. 얼음이 아니라 얼음 표면에 얇게 깔린 해빙수를 타고 미끄러지는 것이다. 이 이론을 강도 높게 적용한 것이 스케이팅과 컬링 같은 겨울 스포츠다. 스케이트는 몸의 압력을 날카로운 블레이드에 집중시켜 발 아래의 얼음을 매우 효과적으로 녹이고 그걸 타고 고속으로 미끄러진다. 하지만 이때 미량의 물만 살짝 녹았다가 바로 다시 얼어붙는다. 아이스링크 전체가 호수로 변할 일은 없다.   이것이 과거에 과학자들이 설명하던 방식이다. 노벨물리학상 수상자 리처드 파인만 같은 유명 학자들도 예외가 아니었다. 하지만 과학이란 현재진행형이다. 이제 우리는 얼음이 전에 생각했던 것보다 훨씬 복잡한 물체임을 알게 된다. 얼음이 미끄러운 진짜 이유는 스케이트가 빙판을 짓누르는 압력과 하등 관계가 없다. 스케이트의 압력 따위는 얼음을 녹여 윤활 수층을 만들 만큼 크지 않다. 완벽한 설명은 아직 없지만 현재 가장 설득력 있는 이론은 얼음에는 액체와 유사한 코팅이 내장되어 있으며 이 코팅은 온도가 올라갈수록 크기가 커진다는 것이다. 얼음은 미끄럽다. 왜냐하면 얼음을 미끄러우니까. 이것이 물의 기본 성질이다. 우리가 그 위에서 스케이트를 타든 말든.   저자는 유리는 훨씬 교활하다고 말한다. 유리의 용도는 보이지 않는다. 우리는 비결정형 고체, 반고체, 냉동 액체다. 혼돈스러운 액체와 질서 있는 고체의 중간쯤에 해당되는 일종의 무작위적이고 임시방편적인 구조를 가졌기 때문이다. 고체가 되려는 거친 시도는 있었으나 고체처럼 원자들이 규칙적으로 배열된 결정 구조에는 이르지 못했다는 뜻이다. 물을 극도로 빨리 냉각시키면 비결정질 얼음이 생긴다. 일상에서는 접하기 어렵지만 대 우주에는 흔하다. 일종의 우주 서리다. 혜성이 대부분 이것으로 이루어져 있다. 우주에 비결정질 얼음이 많은 이유는 별 사이 공간의 극한 환경 때문이다. 우주는 매우 밀도가 낮아 분자들이 규칙적으로 배열될 에너지를 갖지 못한다.   엄밀히 말해 유리가 고체와 액체의 중간쯤에 해당하는 물질인 것은 맞지만 그렇다고 그것이 유리가 고체가 되는 과정에 있거나 언젠가는 완전히 굳어질 물질이라는 뜻은 아니다. 유리는 이미 굳을 만큼 굳은 상태다. 유리를 깨면 파편이 불규칙한 모양임을 알 수 있다. 유리가 비결정형 고체라는 의미이다. 유리는 투명하다. 그것은 빛이 유리를 통과한다는 사실로 증명된다. 그럼 빛은 어째서 금속 같은 다른 고체는 통과하지 못하면서 유리는 통과할까? 물질의 투명성과 불투명성은 빛이 그것을 통과하려 할 때 그것이 빛에 어떻게 반응하는지에 달려 있다.   금속은 광자라고 부르는 입자 뿐만 아니라 X선처럼 빛과 비슷한 것까지 모두 흡수한다. 금속의 원자들은 자유전자들의 바다로 둘러싸여 있고 이것이 광자를 쉽게 흡수했다가 쉽게 분출하는 요인이 된다. 광자를 공처럼 잡아서 왔던 방향으로 다시 던져버린다. 알루미늄과 은처럼 반짝이는 금속은 모든 종류의 광자들을 몽땅 잡아서 다시 던진다. 그들이 거울의 훌륭한 대용이 될 수 있는 것은 그 때문이다.   구리나 금처럼 유색 금속은 일부 광자는 흡수하고 나머지는 반사하거나 전송한다. 유리는 어떻게 다를까? 모든 것은 내부의 문제다. 유리의 전자들은 괴상한 비정형 구조의 원자들을 흐트러지지 않게 붙들고 있느라 바빠서 가시광선의 광자들을 금속처럼 착착 포착하지 못한다. 그래서 광자들 대부분 유리의 한편으로 들어와 반대편으로 빠져나가고 유리 원자들은 그걸 알아채지 못한다.   하지만 자외선은 이야기가 다르다. 빛의 반사, 산란, 투과, 흡수 등은 원자 안의 전자가 담당한다. 빛을 산란 시키는 것과 반사 시키는 것은 다르다. 빛을 모두 흡수하는 물체는 검게 보인다. 어떤 물체가 빛을 반사하면 흡수하지 않고 반사해내는 파장의 빛이 우리 눈에 보인다. 모든 빛을 산란시키는 물체는 하얗게 보인다. 어떤 물체가 빛을 산란시키면 산란되는 파장에 따라 다양한 색으로 나타난다.   광변색 유리는 누가 발명했을까? 1962년 코닝사의 화학자 윌리엄 아미스테드와 도널드 스투키가 특허를 낸 초창기 제품은 실제 유리를 사용했다. 오늘날의 광변색 렌즈는 은이나 유리를 사용하지 않는다. 대신 나프토피란(naphthopyrans)이라는 복잡한 플라스틱에 기반한다. 이 플라스틱은 자외선을 받으면 가역적으로 자신의 구조를 바꾼다. 즉 실내에서는 상대적으로 빛을 적게 흡수하는 형태를 취하고 실외에서는 가시광선을 많이 흡수하는 형태를 취해 렌즈를 어둡게 만든다. 많은 분자가 한꺼번에 빛을 많이 흡수해서 창문에 블라인드를 치는 것과 같은 방식으로 빛을 차단한다. 자외선이 없어지면 이 분자들은 곧 원래 형태로 돌아와 우리 눈앞에 블라인드를 활짝 연다.   광탄성(光彈性)은 물체에 외력을 가한 뒤 편광을 통과시키면 그 물체가 어떻게 힘을 받았는지 말해주는 줄무늬가 형성되는 현상이다. 소성(塑性) 재료는 탄성(彈性) 재료와 달리 제자리로 돌아오지 않는다. 소성 재료에 계속 힘을 가하면 변형되다가 결국은 뚝 부러지고 만다. 흥미롭게도 금속도 엘라스틱하다. 물론 심하게 힘을 받으면 금속에도 영구적 변형 소성 변형이 일어난다. 진동이 있다는 것은 탄성이 있다는 것이다. 유리에도 탄성이 있다.   북극해의 얼음 바다를 항해하는 데 오히려 목선이 더 적합했다는 사실이 흥미롭다. 광퇴화는 플라스틱을 환경에서 분해하는 유용한 방법이다. 부식(腐蝕)도 녹과 비슷하다. 다만 금속이 아니라 나무를 갉아먹는 생물학적 골칫거리다. 물은 비열이 높다. 물이 열을 흡수하는 힘의 원천은 압도적인 분자수에 있다. 물 분자는 매우 가벼운 원자들로 이루어져 있다. 따라서 물 1kg에는 같은 양의 다른 물질보다 더 많은 분자가 있다. 물에 빽빽이 들어찬 분자들 덕분에 물은 놀라운 열 유지 능력을 가진다. 철의 비열 용량은 물의 약 9분의 1이다. 철이나 강철 1kg의 온도가 10°C 내려갈 때 내놓는 열에너지는 물 1리터가 같은 정도로 식을 때 발생하는 열에너지의 9분의 1에 불과하다.     파이프 안을 쉽게 흘러 다니는 물의 특성도 열을 붙들고 늘어지는 특성만큼이나 중요하다. 만일 물이 더 걸쭉한 즉 점성이 더 강한 액체여서 줄줄 흐르지 않고 진득하게 흐른다면 우리가 지금처럼 물을 많이 사용하지 못했을 것이다. 물이 시럽의 속도로 움직이면 샤워하고 변기 물을 내리고 설거지하고 옷을 세탁하는데 얼마나 많은 시간이 걸릴지 상상해보라. 이를 보며 생각하는 것은 용암과의 대비다. 용암이 흘러 강을 채울 때 온도, 유속, 색상 등에서 다양한 대비(contrasts)를 만들어 낸다는 사실이다.   우리의 청소는 보이지 않는 먼지를 재배치하는 것에 불과할 때가 많다. 더구나 깨끗한 집안 너머 더러운 지구가 있다. 집안을 청소하는 것이 결과적으로 강력 표백제와 세제를 강과 바다에 뿌리고 물고기를 떼죽음으로 몰고 해양생태계를 파괴하고 수십년 지속될 오염물질을 야기한다면 우리 주방과 욕심만 깨끗하게 유지하는 것이 크게 의미가 있을까? 지구가 더러운데 우리 집이 깨끗하면 얼마나 깨끗할까?(132 페이지)   왜 옷은 때가 탈까? 우리가 입고 신고 걸치는 것들이 우리의 체온 유지를 위해 설계했기 때문이다. 수많은 미세 섬유가 너무 빡빡하게 엉켜 있으면 먼지를 빨아들이는 부작용이 난다. 뭔가가 달라붙을 표면적이 어마어마하게 늘어난다. 섬유가 워낙 작아서 때와 땀이 원자 단위로 자연스럽게 달라붙는다.   물 분자는 비대칭이다. 물 분자는 수소 분자 두 개가 산소 원자 하나에 붙어서 삼각형을 이룬다. 수소 끝은 약한 양전하를 띄고 산소 끝은 약한 음전하를 띈다. 물 분자는 이렇게 자석처럼 두 개의 상반된 극을 가진 까닭에 극성 분자라 불린다. 자석처럼 때 같은 곳에 달라붙어서 때를 있던 곳에서 떼어낸다. 물은 사실 만능 용매와 거리가 멀다. 모든 곳에 달라붙지는 않기 때문이다. 즉 모든 종류의 때를 빼주지는 않는다. 물 분자는 다른 것들보다 자기들끼리 잘 달라붙는다. 이것이 물이 방울 지고 유리창에 줄무늬를 만들고 연못 수면에 소금쟁이가 떠 있을 막을 형성하는 이유다. 물이 뭔가를 제대로 적시려면 물의 이 표면장력부터 깨져야 한다.     세제가 옷은 깨끗하게 빨아 주지만 지구에는 별로 도움이 되지 않는다. 도움은커녕 세탁 세제에 거의 모든 성분에 환경 파괴물질이 있다. 이는 검증된 사실이다. 계면활성제는 수생 생물에게 직접적 독이 되고 인산염은 담수의 산소 수준을 감소시켜 생물을 질식시키고 용해제는 인간과 수생생물 모두에게 유해하다. 세제는 내분비 결합물질 다시 말해 강에 서식하는 물고기의 최대 80%의 성분을 바꿀 수 있는 성전환 화학물질이다. 수생 생물은 곤충, 조류, 인간을 포함하는 거대 생태계의 일부라는 것을 생각하면 강과 바다가 오염될 경우 문제가 거기서 그치지 않을 게 분명하다. 우리가 물에 푼 독은 조만간 우리에게 다시 돌아오게 돼 있다. 그렇다면 해법은 용기의 성분표를 보는 것을 생활화하는 것이다. 화학에 대해 생각하자 되도록 순하고 환경친화적인 세제를 골라 쓰는 습관이 필요하다.   아무리 연료탱크에 휘발유가 넘쳐나도 주위에 공기가 없으면 자동차는 아무 데도 가지 못한다. 그럼 자동차는 정확히 얼마만큼의 공기를 필요로 할까? 스포츠카의 경우 1분에 약 6,000리터의 공기를 흡입한다. 만약 자동차를 쉬지 않고 8시간 동안 운전한다면 자동차는 올림픽 규격에 수영장을 채우고도 남을 공기를 마시는 셈이다. 우리는 공기를 심하게 당연시하는 경향이 있다. 지구상 어디를 가든 공기가 넘쳐나기 때문이다.   자동차의 근본적인 문제는 휘발유에 갇혀 있는 에너지의 단 15%만이 실제로 도로를 달리는 데 쓰인다는 것이다. 나머지는 실린더의 열 손실, 기어의 마찰, 엔진이 내는 소리, 차의 전기설비로 가는 동력 등 다양한 정도로 낭비된다. 만약 자동차가 100% 효율적이라서 휘발유에 내장된 에너지가 남김없이 도로를 내달리는 운동에너지로 전환된다면 같은 양의 연료로 적어도 5배에서 10배는 더 갈 수 있다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/38850/93/cover150/k732137809_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=388509361벤투의스케치북페이퍼https://blog.aladin.co.kr/763054172/17210752Sat, 11 Apr 2026 20:50:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17210752 


[내 안의 물고기]의 저자 닐 슈빈은 동료들과 함께 북극에서 탐사를 하던 중 3억 7,500만년 전에 물고기가 뭍으로 진출한 과정을 강력하게 보여주는 화석 하나를 발견했다. 저자에 의하면 [내 안의 물고기]는 고생물학자로서 주로 물고기 연구로 경력을 쌓은 닐 슈빈이 시카고 대학 의대에서 인간 해부학 강의를 맡게 됨에 따라 인간과 물고기 사이의 심오한 연결고리를 탐구하게 된 결과 나온 책이다. 
저자는 매년 여름이면 북극권에서도 북쪽인 지역을 찾아가 눈과 진눈깨비 속에서 절벽의 암석들을 깨트리며 시간을 보냈다. 저자 일행이 틱타알릭 화석을 발견한 곳은 북위 80도 정도 되는 캐나다 엘스미어섬이다. 닐 슈빈 일행이 찾아다닌 곳은 펜실베니아주, 그린란드, 앨스미어섬이다. 이 책은 2009년 출간과 거의 동시에 읽었으나 서평을 작성하지는 못한 책이다. 17년이 지난 시점에 책을 다시 읽는 것은 북극에 대한 관심 때문이다. 
넓은 영역인 북극권 안에 북극해가 있고 북극해의 중심에 북극점이 존재한다고 보면 된다. 북극점은 북위 90도이고 북극해는 북위 70도~60도 사이에 있고 북극권은 북위 66도 33분 이상 지역을 말한다. 북극권은 지구의 자전축 및 기하학적 특성에 따라 정의된 지리적 경계이다. 북극해에 접해 있어 북극 5개국으로 불리는 연안국은 캐나다, 덴마크령 그린란드, 노르웨이, 러시아, 미국 등이고 북극해에 접해 있지 않은 북극권 국가는 스웨덴, 핀란드, 아이슬란드 등 세 나라다. 
닐 슈빈이 캐나다 북극권에서 틱타알릭 화석을 발견한 것은 고생대 데본기의 북극권이 기후가 온화했음을 증거한다. 당시 북극 기후가 온화하고 따뜻했던 이유는 주로 높은 이산화탄소 농도로 인해 온실 효과가 강력했고 따뜻한 해류가 북극해로 유입되었기 때문이다. 겨울이면 영하 40도까지 떨어지곤 하는 북극의 어느 지역 암석들에는 아마존 열대 삼각지와 비슷한 고대 삼각주의 잔재가 남아 있다. 따뜻하고 습한 지방에서만 번성하는 식물과 물고기 화석들이 발견된 것이다. 
온도에 적응한 생물들의 화석이 지금은 극한의 고도나 위도에서 발견된다는 사실을 보면 우리 지구가 얼마나 큰 변화를 겪어왔는지 알 수 있다. 산맥은 솟아났다 꺼지고 기온은 더워졌다가 추워지고 대륙은 마구 돌아다녔다. 지구 변화에 방대한 시간표와 독특한 방식을 이해하면 우리는 그 정보를 활용하여 앞으로의 화석 발굴 활동을 잘 설계할 수 있다.(30 페이지) 
화석 보존에 이상적인 암석은 석회암, 사암, 실트암, 셰일 같은 퇴적암이다. 화석은 적절한 연대의, 적절한 종류(퇴적암)의, 노출이 잘된 암석을 찾으면 발견할 수 있다. 이상적인 발굴 장소는 표토나 식생이 거의 없어야 하고 인간의 활동으로 인한 교란도 적어야 한다. 그러니 중요한 발견들의 상당수가 사막에서 이루어진다는 것은 그리 놀랄 만한 사실이 아니다. 고비사막, 사하라 사막, 유타주의 사막지대, 그린란드 같은 북극 사막지대가 그런 장소들이다.(31 페이지)
그린란드는 이름과 달리 사막으로 분류된다. 사막은 모래가 많은 지역이 아니라 강수량이 매우 적은 지역을 의미한다. 그린란드는 강수량이 아주 적고 전체 영토의 약 80% 이상이 거대한 빙상으로 덮여 있어 식물이 자랄 수 없으며, 얼음이 없는 해안 지대도 대부분 영구동토층(Permafrost)이기에 사막으로 분류된다. 캐나다 엘스미어 섬은 북극 사막이자 극지 사막으로 분류된다. 저자에 의하면 북극에는 나무도, 먼지도, 도시도 없다. 이는 시간이 많이 지났기에 다시 생각할 필요가 있는 부분이다. 다만 전혀 없지 않고 거리를 판별할 나무, 집이 없다는 의미이고 그렇기에 원근감을 잃게 된다는 말이 가능할 것이다. 
어떻든 그랬기에 적절한 연대와 유형의 암석들이 잘 노출되어 있을 가능성이 충분했다.(35 페이지) 닐 슈빈 일행은 6년 동안 네 차례에 걸쳐 엘스미어어 섬을 탐사한 후에야 바늘을 발견했다. 바늘이란 북극에서 새 화석을 찾는 것은 건초더미에서 바늘을 찾아낼 확률보다 낮다는 말에서 나온 말이다. 
북극의 여름철에는 태양이 24시간 동안 지평선 아래로 지지 않는다. 이 현상을 백야 또는 한밤중의 태양이라고 부른다. 북극에서는 매년 기온이 영하 40° 아래로 떨어지지만 여름이면 태양이 거의 지지 않아 영상 12도까지 올라간다. 이처럼 얼었다 녹았다를 반복하면 암석과 화석 표면이 부스러진다. 겨울이면 차가워져서 수축했다가 여름이면 데워져서 팽창하기 때문이다. 북극의 여름에 해가 지지 않고 겨울에 해가 거의 뜨지 않는(극야) 이유는 여름(북반구 기준)에는 북극이 태양 쪽으로 기울어지고 겨울(북반구 기준)에는 북극이 태양 반대 방향으로 기울어지기 때문이다. 
고생물학자들에게 틱타알릭은 한층 심오한 수확을 안겨주는 존재다. 이 물고기는 어류의 이야기를 들려주는 데 그치지 않는다. 틱타알릭에는 우리 인간의 일부가 포함되어 있다. 애초에 닐 슈빈이 북극으로 간 이유도 그런 관련성을 찾기 위해서였다. 틱타알릭 화석을 통해 내 몸을 이해할 수 있다는 확신은 어디서 오는 걸까? 틱타알릭의 목을 생각해 보자. 틱타알릭 이전의 모든 물고기들은 두개골과 어깨가 일련의 뼈들로 연결되어 있어서 몸통을 돌리면 반드시 목도 함께 돌아갔다. 
그러나 틱타알릭은 다르다. 틱타알릭의 머리는 어깨와 떨어져 자유롭게 움직인다. 이런 구조는 양서류, 파충류, 조류, 인간이 공유하는 특징이다. 틱타알릭 같은 물고기가 작은 뼈 몇 개를 잃음으로써 이런 전체적인 변화가 시작되었다. 저자는 말한다. 우리는 3억 7500만년 전 물고기 속에서 인체 일부의 기원을 목격했다. 우리는 손목을 가진 물고기를 찾아냈다. 
저자는 우리의 과거 역사를 알게 되면 인류가 현생 생물들 중에서 특별하고 독특한 존재라는 사실이 무효가 될까?라고 묻는다. 답은 물론 아니다이다. 오히려 인류의 먼 기원을 알면 알수록 우리 존재가 얼마나 놀라운지 감탄하게 된다. 인류의 특별한 재능은 고대 물고기나 여타 생물들이 진화시켰던 기본 부품들로부터 솟아났다. 흔한 부속들을 가지고서 너무나 독특한 구성을 만들어낸 셈이다. 인간은 다른 생명체와 분리된 존재가 아니다. 뼈 속속들이 다른 모든 생명체의 일부이다. 인간의 유전자 또한 마찬가지다. 
물고기 지느러미가 육상 동물의 팔다리로 전이한 현상을 어떻게 말해야 할까? 답은 이렇다. 그 위대한 진화의 전환은 새로운 DNA의 탄생에서 비롯된 게 아니었다. 상어 지느러미의 발생에 관여했던 오래된 유전자들이 새로운 방식으로 사용됨으로써 손, 발가락을 지닌 팔다리를 만들어낸 것이다. 그것이 전환의 핵심이다. 오늘날 북극에서는 어마어마하게 많은 사업들이 벌어지고 있다. 석유, 가스, 광물 등의 가격이 천정부지로 오르면서 북극 탐사 사업이 발굴을 시작했을 때보다 훨씬 빠른 속도로 정신없이 진행되고 있다. 
틱타알릭 채굴장 주변은 전형적인 극지방 풍경이다. 강이 거대한 빙하를 6.5km 상류로부터 실어 나르고 계곡에는 북극여우와 늑대와 사향소가 살고 한여름에도 눈 덮인 땅이 여기저기 남아 있다. 그리고 춥다. 하지만 슈빈과 동료들이 드러내고 있는 세계는 열대의 세계이다. 따뜻한 물에 사는 물고기와 식물의 세상이다. 북극의 바위 속에 열대의 화석이 들어 있다는 사실은 두 가지로 해석할 수 있다. 전 지구적 기후변화와 대륙 이동이다. 물론 답은 둘 모두다. 
현재의 기후는 3억 7천5백만 년 전과 완전히 다르고 엘스미어섬의 바위들은 한때 적도에 아주 가깝게 있었다.(311, 312 페이지) 3억 7500만 년 전 데본기에 캐나다 엘즈미어섬이 열대 환경이었다는 사실은 전 지구적인 온화한 기후 증거일 뿐 대륙 이동과는 무관하다고 주장할 수도 있다. 데본기 전체가 현재보다 훨씬 따뜻했던 온실(Greenhouse) 시기였으며, 당시 북극 지역조차 열대 기후를 유지할 정도로 따뜻했다면, 굳이 대륙이 적도 부근에 있었음을 가정하지 않아도 열대 생물 화석이 발견될 수 있다는 의미다. 
다시 말해 고지자기학적 위치(위도)보다 대기 중 CO₂농도나 해류 변화가 기후를 더 지배했다는 가설을 세운다면 대륙 이동의 필요성을 낮출 수 있다. 하지만 지질학적 주류 학계에서는 이를 대륙 이동의 강력한 증거로 간주한다. 그 근거는 1) 데본기 당시 암석에서 측정된 자성을 분석하면 엘스미어섬을 포함한 로렌시아 대륙(Laurentia)의 위치가 적도 또는 저위도에 있었음이 지질학적으로 확정되었다. 산호, 타부라테 등 엘스미어섬에서 발견되는 데본기 화석은 전형적인 적도 근처의 얕은 바다인 열대-아열대 탄산염 플랫폼(Tropical-Subtropical Carbonate Platform) 환경에서만 생존 가능한 종들이다. 
열대-아열대 탄산염 플랫폼은 따뜻하고 맑은 바다에서 산호나 미생물 같은 생물들이 만들어낸 거대한 석회암 덩어리 지형을 말한다. 이들이 극지방에서 산출되었다는 것은 당시 이 땅이 저위도에 있었음을 시사한다. 2) 데본기는 판게아 초대륙이 형성되기 전 로라시아 대륙과 다른 대륙들이 이동하여 결합하던 시기다. 3억 7,500만 년 전 엘스미어섬은 열대 환경인 유라메리카 대륙(Euramerica)의 일부였다.
데본기 후기인 3억 7,500만 년 전에 현재의 북극 지역(예: 노르웨이 스발바르)에 최초의 숲이 형성되기 시작했다. 이는 당시 북극 지역에 나무가 자랄 수 있는 따뜻하고 습한 환경이었음을 시사한다. 당시에도 극지방은 6개월간의 낮, 6개월간의 밤의 주기를 가졌기 때문에 여름에는 매우 따뜻하고 습했으나 겨울에는 식물이 성장을 멈추거나 휴면하는 온대 환경이었다. 북극 지방이 당시 기준으로 상당히 따뜻하고 습한 기후였던 것은 사실이나 완전한 열대 기후라기보다는 온대 또는 따뜻한 온대 기후에 가까웠을 가능성이 높다.  
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캐럴린 콜린스 피터슨 지음, 이강환 옮김 / 현대지성 / 2025년 07월

천문학은 가장 오래된 과학이자 기술의 최전선에 위치하는 놀라운 학문이라는 저자의 말이 눈길을 끈다. 과거에는 양치기, 농부, 선원 등이 하늘을 관찰하며 시간을 보내거나 계절을 예측하고 방향을 잡았지만 오늘날에는 비슷한 일을 천문학자들이 한다. 우주와 우리의 DNA는 연결되어 있다. 우리를 비롯해 지구상에 존재하는 모든 생명은 빅뱅의 순간을 거쳐 넓은 우주가 형성되고 별이 서로 충돌하고 생성되고 파괴되는 과정에서 만들어진 원소로 이루어져 있기 때문이다. 즉 우리는 모두 별에서 온 존재들이다. 
국제천문연맹이 정한 행성의 조건은 다음과 같다.1. 태양 주위를 공전하는 궤도를 지닌다. 2. 충분한 질량을 가져 자체 중력으로 구 형태를 유지한다. 3. 궤도 주위의 천체들을 쓸어내 주변 영역을 정리한다. 
수성과 금성은 위성을 가지고 있지 않다. 그 이유는 태양과 너무 가깝고 질량이 작기 때문이다. 태양은 실제로는 매우 밝은 흰색이지만 지구 대기를 통과하며 들어오는 빛에서 파란색과 빨간색 파장이 일부 제거되기 때문에 노랗게 보인다. 태양의 열과 에너지는 태양계 전체로 퍼져나간다. 가장 바깥쪽에 위치한 해왕성은 태양의 온기를 일부만 받는 반면 가장 안쪽의 수성은 거의 태양빛에 구워진다고 할 수 있다. 수성은 대기가 거의 없기 때문에 낮과 밤의 온도차가 극단적으로 크다. 가장 더울 때는 표면 온도가 430도에 이르고 추울 때는 영하 180도까지 떨어진다. 수성은 목성의 위성 가니메대와 토성의 위성 타이탄보다 작다. 수성 표면에는 다른 어떤 행성보다 크레이터와 균열이 많다. 
일반적으로 표면의 크레이터가 많을수록 행성이나 위성이 오래 되었다는 뜻이다. 이 기준으로 보았을 때 수성은 상당히 오래된 행성이다. 수성은 지구형 행성 중 가장 밀도가 높다. 약 65%의 철과 35%의 기타 광물로 구성되어 있다. 많은 행성학자들이 수성에 철이 많은 이유를 알아내기 위해 끊임없이 연구를 계속하고 있다. 
금성은 태양과 두 번째로 가까운 행성이자 지구형 행성이다. 이는 수성, 지구, 화성과 마찬가지로 주로 규산염 암석과 금속 원소로 이루어져 있다는 뜻이다. 다른 지구형 행성과 마찬가지로 금성에서도 화산활동, 지진 활동, 침식, 풍화작용이 일어났으며 표면이 단단한 암석으로 덮여있다. 금성 탄생 초기에는 표면에 물이 있었을 가능성이 있다. 그러나 알 수 없는 이유로 금성의 물은 모두 사라졌고 현재 모습과 같은 두꺼운 이산화탄소 대기로 뒤덮였다. 과학자들은 종종 지구 대기에 이산화탄소가 누적되어 산소 농도가 떨어진다면 지구도 금성처럼 변할 것이라고 예측하기도 한다. 산업화 이후 지속적으로 증가하는 온실가스 배출량에 대해 경고하는 것이다. 그러나 현실적으로 지구가 단기간에 갑자기 금성처럼 변할 확률은 매우 낮다. 금성은 지구가 먼 미래에 맞이할지도 모를 아주 극단적인 예시 중 하나에 불과하다. 
태양계는 약 46억 년 전 원시 성운이 중력 붕괴를 일으키며 형성되었다. 태양을 비롯해 모든 행성이 비슷한 시기에 함께 형성되었다. 지구도 이때 원시 성운의 한가운데에서 작은 암석 행성으로 탄생했다. 다른 내행성계 행성과 마찬가지로 지구도 파편과 잔해가 서로 충돌하고 뭉쳐지는 과정을 거쳐 오늘날의 크기로 성장했다. 초기 지구는 용융된 땅이었고 신생 태양을 둘러싼 먼지 구름에 지속적으로 노출되었다. 그뿐 아니라 화산이 끊임없이 폭발해 그 연기와 분출물이 지구 대기에 뒤섞여 매캐하고 어두운, 생명체가 살기 적합하지 않은 상태였다. 
약 38억 년 전 후기 대폭격의 잦은 충돌이 끝나고 지구의 지각이 식으며 바다가 형성되기 시작했다. 그리고 얼마 지나지 않아 최초의 생명체인 원핵 생물이 등장했다. 뒤이어 등장한 특이한 박테리아 종 등이 주변 공기를 산소로 채우기 시작했고 시간이 흐르며 다른 생명체가 숨쉴 수 있는 맑고 깨끗한 기체 덮개 즉 대기가 형성되었다. 해양은 여전히 인류에게 미지의 영역으로 남아 있는 지구의 마지막 개척지이다. 해양학자들에 따르면 지금까지 탐사된 해저는 전체 약 5%에 불과하다고 한다. 
많은 과학자들은 해양과 수권에 생명의 기원을 밝힐 단서가 숨어 있을 것으로 보고 다른 행성에서는 찾기 어려운 이 독특한 환경을 집중적으로 연구하고 있다. 지구 형성 초기에는 바다가 없었다. 생명의 원천이기도 한 물은 도대체 어떻게 생겨난 것일까? 한 학설에 따르면 바다는 혜성 핵이라고 불리는 거대한 얼음 덩어리 폭격으로 지구에 전해졌다고 한다. 태양계에서 행성이 형성되는 동안 주변을 떠돌던 많은 혜성이 지구와 충돌했던 것이다. 그러나 지구에 자체적인 물 공급원이 있었을 가능성도 무시할 수 없다. 지구가 탄생 초기에 다양한 원시성운 파편과 부딪혔을 때 물과 얼음이 포함된 잔해와 부딪혔을 수도 있다. 즉 바다는 지구가 생성될 때 이미 지구를 구성하고 있던 초기 암석이나 파편에서 나온 물로 형성되었을 수도 있다.
시력이 좋은 사람은 맨눈으로도 달의 어둡고 밝은 부분을 구분한다. 어두운 영역은 고도가 낮은 달의 바다이다. 물론 달의 바다는 평원이나 분지이다. 화성의 토양에는 산화철 성분이 풍부해 우리가 흔히 녹슨 상태라고 부르는 색이 지표 전체에 퍼져 있어 행성 전체가 붉은빛을 띠고 있다. 하나의 위성만을 가진 지구와 달리 화성에는 포브스와 데이모스라는 두 개의 위성이 있다. 이들은 먼 과거에 태양계를 떠돌다가 화성 궤도에 진입한 소행성이었을 가능성이 높다. 
인류가 화성에 계속해서 탐사선을 보내는 가장 큰 이유는 외계 생명체가 존재했다는 증거를 찾기 위해서다. 과연 태양계에 우리 지구인 외에 다른 생명이 존재할까? 현재까지 밝혀진 바에 따르면 화성은 과거에 온습했을 가능성이 있고 이는 생명의 탄생 조건과 맞아떨어진다. 과연 과거에 화성의 생명체가 있었을까? 그렇다면 그 생명체는 어떻게 되었을까? 어쩌면 오늘날까지 화성 또는 우주 어딘가를 떠돌고 있지 않을까? 화성 탐사는 이런 모든 질문에 대한 답을 찾기 위한 길고 오랜 여정이다. 
목성은 태양계에서 가장 큰 거대 행성이다. 지름은 지구의 약 11 배이고 부피는 1300배이고 질량은 300배에 달한다. 태양계의 다섯 번째 행성이자 외행성계의 첫 번째 행성인 이 거대 기체 행성은 내부도 굉장히 기묘하다. 
토성은 망원경으로 관측하기에 가장 좋아 인기가 많은 행성이다. 목성에 이어 두 번째로 큰 행성이자 아주 아름답고 눈에 잘 띄는 고리를 가지고 있다. 청록색 안개로 덮인 천왕성은 독특하게도 옆으로 누운 채 태양 둘레를 공전하고 있다. 다른 행성들은 가로 방향으로 공전하는데 천왕성 기준에서는 세로 방향으로 공전하는 것이다. 천왕성은 과연 처음부터 기울어져 있었을까? 천문학자들은 그렇지 않다고 본다. 무언가가 천왕성을 뒤집은 것이다. 과연 무슨 일이 있었던 것일까? 지금까지 가장 유력한 가설은 초기 천왕성이 지구와 비슷한 크기의 천체와 강하게 충돌해 옆으로 기울었다는 것이다. 
태양계의 마지막 행성인 해왕성은 놀라운 기록들을 가지고 있다. 태양까지의 평균 거리가 45억km나 된다. 이 때문에 태양 주변을 한 바퀴 공존하는 데 약 165년이라는 어마어마한 시간이 걸린다. 천문학자들은 천왕성과 해왕성을 묶어 거대 얼음 행성이라 부른다. 두 행성의 얼음 함량이 압도적으로 높기 때문이다. 명왕성은 더 이상 행성이 아니라 왜소행성이다. 명왕성은 1930년 미국 천문학자 클라이드 톰보에 의해 발견된 이후 지금까지 아직 한 번도 공전궤도를 완전히 돌지 못했다. 태양과의 거리가 너무 멀어 한 바퀴를 도는데 무려 248년이 걸리기 때문이다. 기껏해야 100년 정도를 사는 우리가 명왕성이 궤도를 한 바퀴 완주하는 모습을 직접 보기란 불가능하다. 
혜성은 주기가 200년 이상인 장주기 혜성과 200년 이하인 단주기 혜성으로 나뉜다. 우리가 알고 있는 혜성 중 가장 유명한 것은 아마 핼리혜성일 것이다. 유성의 일부가 대기권에서 모두 타버리지 않고 남아 지상에 떨어진 파편을 운석이라 한다. 운석은 밀도가 몹시 높아 상당히 무겁다. 보통 자성을 띠고 콘드률(condrule)이라는 둥근 알갱이가 박혀 있다. 운석 표면에는 지구 대기권을 통과하며 군데군데 떨어져 나가거나 손가락으로 누른 것 같은 함몰 흔적과 녹았던 부분이 빠르게 식으며 생긴 용융각이 있어 어두운 색을 띤다. 운석은 대부분 철과 니켈로 이루어져 있다.
모든 항성은 중심부의 핵이 주변 플라스마와 반응해 빛나는 구형 발광체로 자체 중력으로 뭉쳐 있다. 항성은 핵 원소를 융합해 다른 원소로 바꾼다. 이런 핵융합 과정이 어마어마한 열과 빛을 방출하는 것이다. 핵융합 작용과 자체 중력이 결합해 항성을 굉장히 뜨겁지만 안정적인 구체로 만들어낸다. 항성은 일생 대부분의 시간을 수소를 융합시켜 헬륨을 만들며 보낸다. 오래된 항성일수록 수소가 부족해지고 일부는 헬륨을 탄소로 융합하며 가장 오래되고 무거운 항성의 경우 심지어 철로 융합하기까지 한다. 
원소를 융합해 새로운 원소를 만드는 이 과정을 핵합성이라고 부른다. 오래된 항성이 소멸할 때 그 구성물질은 온 우주로 흩어져 새로운 항성이나 행성, 기타 천체에 재활용된다. 천문학자 칼 세이건은 [코스모스]에서 우리는 별의 잔해로 이루어져 있다고 썼다. 우리가 숨 쉬는 산소부터 혈액 속 철분, 뼈의 칼슘, 세포 분자의 탄소는 모두 오래전 소멸한 별에서 나온 것이다. 항성은 광구(항성의 표면) 색을 기준으로 분류된다. 천문학자들은 별에서 방출된 빛을 분광기에 통과시켜 스펙트럼을 분석한다. 항성에 존재하는 각 원소는 흡수선이라는 어두운 선 형태의 흔적을 남긴다. 
항성 빛의 스펙트럼은 항성이 얼마나 빠르게 자전하고 공전하는지, 어떤 화학원소를 포함하는지, 자기장이 얼마나 강한지, 대략적인 탄생 시기는 언제인지 등을 알려준다. 대부분의 항성은 주계열성이라고 불리는 좁고 구부러진 띠를 따라 존재한다. 주계열성이란 항성의 일생 중 대부분을 차지하는, 핵융합이 안정적으로 일어나는 단계를 뜻한다. 항성의 질량은 주계열성에 얼마나 오래 머무를지를 결정한다. 핵융합을 멈춘 항성은 색과 밝기가 변한다. 그때부터 주계열성 군단에서 벗어나 그래프의 다른 부분으로 이동한다. 
태양 질량의 25%가 되지 않는 작은 별은 주로 백색왜성이 되고 태양을 포함한 거대한 별들은 팽창하여 적색 거성이 되었다가 나중에 백색왜성이 된다. 가장 큰 별은 적색초거성이 될 확률이 높다. 질량이 클수록 항성의 수명은 짧다. 태양보다 질량이 큰 항성은 초신성으로 폭발하기 전까지 기껏해야 수백만 년 정도 살게 된다. 질량이 매우 작은 항성은 핵융합에 많은 에너지가 필요하지 않아 아주 오랜 시간 밤하늘에 떠 있다. 어쩌면 영원히 존재하는 것처럼 보인다. 지금까지 밝혀진 바에 따르면 우주가 시작된 이래 수명을 다해 소멸한 적색왜성(온도가 낮고 질량이 가벼운 항성)은 하나도 없다. 
중심 온도가 400만 도가 넘어가면 핵융합이 시작되어 항성이 탄생한다. 태양과 태양계 행성들은 단독으로 만들어지지 않았다. 별들도 지구 생태계와 마찬가지로 돌고 돌며 존재한다. 우주에서 최초로 탄생한 항성은 수소와 헬륨으로 이루어졌다. 최초의 항성들은 우주가 탄생한 지 불과 수억 년 만에 뭉치기 시작한 무거운 별이다. 지구상에 존재하는 모든 생명은 최초의 별 또는 성간 구름에서 시작되었다. 
천문학에서는 태양 질량의 8배 이상 되는 항성을 고질량 항성이라 한다. 이들은 태양과 마찬가지로 핵융합 단계를 지나지만 태양이 수소에서 핵융합을 시작해 탄소까지 방출하는 반면 이들은 탄소를 네온으로, 네온을 산소로, 산소를 규소로 융합하며 궁극적으로 철로 이루어진 핵을 만든다. 철이 핵융합을 하기 위해서는 항성이 공급할 수 있는 것보다 많은 에너지가 필요하기에 이 지점에서 핵융합 반응이 멈춘다. 이 단계에서 고질량 항성은 매우 밀도 높은 중성자별로 변한다. 
은하는 항성과 행성 등 여러 천체 기체, 먼지, 암흑 물질들이 중력에 의해 하나로 묶인 거대 집합체다. 빅뱅이 일어난 지 약 4억 년 뒤 빛나는 조각에 지나지 않았던 초기 은하에서 최초의 별이 탄생했다. 이후 은하들은 서로 충돌하고 결합하며 더 큰 별들의 집단을 형성했다. 별들이 끊임없이 핵융합을 하듯 은하도 끊임없이 진화한다. 강한 핵력은 원자핵을 구성하는 양성자, 중성자에 작용한다. 양성자와 중성자는 쿼크라는 더 작은 입자로 이루어져 있다. 강한 핵력은 쿼크가 결합해 핵을 유지하게 하는 힘이다. 약한 핵력은 한 유형의 쿼크를 다른 유형으로 바꾸어 우라늄과 같은 방사성 원소를 붕괴시키는 힘이다. 
중력은 한 물체의 질량이 다른 물체를 끌어당기는 힘으로 우주에서 보편적으로 작용한다. 전자기력은 전하를 띤 물체들 사이에서 작용하는 힘이다. 지금까지 밝혀진 바에 따르면 우주는 5퍼센트의 바리온 물질, 27퍼센트의 암흑 물질, 68퍼센트의 암흑 에너지로 이루어졌다. 물리학에서 바리온은 쿼크 3개로 이루어진 물질을 의미하고 천문학에서는 우리가 눈으로 확인할 수 있는 모든 물질을 의미한다. 
암흑물질에도 중력이 있다. 암흑에너지는 중력에 대항해 우주 시공간을 빠르게 팽창시키는, 미지의 에너지라 할 수 있다. 우주 팽창현상이 밝혀진 이후 성립된 고전적 우주론에 따르면 팽창하는 우주에서 은하단의 거리가 서로 멀어짐에 따라 중력이 감소해 속도가 줄어드는 것이 논리적으로 옳다. 즉 우주의 팽창 속도가 점차 줄어들어야 한다. 그러나 학자들의 관측 결과 우주의 팽창 속도는 줄어들기는커녕 점차 가속화되고 있다. 우주의 팽창을 가속시키는 이 알 수 없는 미지의 에너지가 바로 암흑에너지이다. 모든 천체는 태어난 직후부터 계속해서 회전하며 팽창한다.
대부분의 사람들은 빅뱅으로 시작된 우주가 자신의 나이인 130억 광년 가량의 공간을 차지하고 있을 것이라고 생각하지만 작은 점에서 시작한 우주는 초기에 가속 팽창을 계속해 이제 관측 가능한 영역이 약 930억 광년에 이르는 광대한 공간이 되었다. 한 천체의 중력으로 인해 다른 천체가 실제와 다르게 보이는 현상을 중력 렌즈 효과라고 한다. 우주에 분포하는 중력을 지닌 모든 천체는 렌즈가 될 수 있다. 질량이 클수록 더 많은 왜곡을 일으킨다. 중력이 클수록 더 볼록하거나 오목한 렌즈처럼 천체를 왜곡되어 보이게 만든다. 이 현상은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측되었고 일부 천문학자들은 은하단이 중력 렌즈 효과를 일으킨다고 보았다. 
중력 렌즈를 활용하면 우주배경복사라 불리는 빅뱅 이후 남은 아주 오래된 희미한 빛을 연구할 수 있다. 이 빛은 우주가 탄생하고 약 38만 년 후에 발생한 태초 우주의 잔재와 같다. 한때 우주배경복사는 매우 강렬하고 뜨거우며 항성의 표면만큼 밝았을 것이다. 그러나 우주가 팽창하며 빛의 파장이 길어져 오늘날에는 마이크로파로 남아 있다. 이 빛에는 우주 탄생에 대한 정보가 담겨 있지만 너무 희미해 연구하기 어렵다. 중력 렌즈는 빅뱅의 마지막 메아리인 우주배경복사의 변화를 관찰할 좋은 관측 도구가 되어준다. 
우주를 더 멀리 들여다볼수록 시간을 더 거슬러 올라가 먼 과거를 알 수 있다. 중력 렌즈를 이용하면 암흑 물질도 연구할 수 있다. 암흑 물질은 거대한 은하단 곳곳에 두루 분포하는데 은하단은 자체의 중력에 묶여 있을 뿐만 아니라 암흑 물질의 영향도 받는다. 어떤 은하단이 중력 렌즈 효과를 일으킨다면 여기에는 암흑 물질의 질량도 일부 반영된다고 볼 수 있다. 그러므로 중력 렌즈는 우주 전체에 골고루 분포한 암흑 물질의 존재를 증명하고 규모를 파악하는 데에도 중요한 단서가 될 수 있다. 
빅뱅 이후 38년까지 우주는 팽창을 거듭했다. 하지만 이때까지도 우주는 너무 뜨겁고 빛이 보이지 않는 암흑 세계였다. 밀도 높은 플라스마만 존재해 마치 빛을 산란시키는 불투명한 뜨거운 수프와 비슷했다. 어둡고 스산한 안개와도 비슷했다. 다음으로 재결합 시대가 찾아왔다. 충분히 냉각된 물질 원소들이 원자를 형성한 것이다. 마침내 원초적인 빛이 통과할 수 있는 투명한 기체가 등장했다. 이때 등장한 빛을 우주 마이크로파 배경복사라고 부른다. 마이크로파 복사는 우주를 빛으로 채웠다. 비슷한 시기에 기체 구름이 수축되며 최초의 별을 형성했다. 
별들은 주변에 남아 있던 기체 에너지를 공급해 우주를 더욱 밝게 비추었다. 이를 재이온화 시대라고 한다. 우주는 계속해서 팽창했지만 이후 수십억 년간 별과 은하의 질량이 만들어내는 중력의 영향으로 팽창 속도가 점차 느려졌다. 그러다가 약 50억 년 전부터 갑자기 흥미로운 일이 일어났다. 암흑에너지가 우주의 팽창을 가속시키기 시작한 것이다. 
천문학은 크게 둘로 나누면 관측천문학과 세분화된 천체물리학으로 나눌 수 있다. 관측 천문학이란 우주와 천체에 대한 정보를 수집하는 데 중점을 두는 학문이다. 천체물리학은 관측 자료에 물리학을 적용해 행성과 항성, 가스와 기체, 성간 물질과 성운, 더 나아가 은하와 은하단의 탄생과 기원, 발전과 진화를 설명하는 학문이다. 
빛은 입자와 파동의 성질을 모두 지니고 있다. 이러한 이중적 특성으로 인해 우리는 카메라를 활용해 광자의 집합을 촬영할 수도 있지만 분광기 등으로 빛의 파장을 분리해 관찰할 수도 있다. 한마디로 빛은 우주를 탐구하는 데 없어서는 안 될 중요한 존재다. 적외선, 가시광선, 자외선 등을 모두 아울러 열복사선이라고 한다. 조금이라도 가열된 물체는 모두 적외선을 방출한다. 적외선 감지기는 눈에 보이지 않는 빛을 관측하게 도와준다. 
현재까지 가장 유명한 적외선 망원경은 지구 궤도를 도는 스피처 우주망원경과 제임스 웹 우주망원경이다. 행성과학은 기본적으로 지구의 환경을 연구하는 지구과학과 유사하다. 태양계의 8개의 행성은 암석 행(지구형 행성), 거대 가스행성(목성형 행성)으로 나뉜다. 행성과학은 이들 행성이 어떻게 형성되었는지 특히 그 지표면을 분석해 탐구한다. 행성과학자들은 각 행성에서 과거에 일어났던 지질 운동, 외부 파편과의 충돌, 풍화작용, 화산활동 등을 연구한다. 
지표면에 사는 우리는 화산, 하면 산의 분화구에서 뜨거운 용암과 유독가스, 화산재를 분출하는 모습을 먼저 떠올린다. 그러나 화산은 지표면과 대륙뿐만 아니라 깊은 바다에도 존재한다. 화산활동이란 땅속 깊은 곳에 있는 마그마가 지표 또는 지표 가까이에서 일으키는 여러 작용을 두루 가리킨다. 그 과정에서 흔히 떠올리는 화산 폭발뿐만 아니라 분출물의 퇴적, 화산성 지진의 발생, 지각변동 등을 일으킬 수 있다. 
수성과 금성 같은 내행성계 그리고 해왕성을 비롯한 외행성계의 얼음 행성과 위성에 화산이 있다. 내행성계 행성에서 화산은 대부분 현무암질 용암으로 이루어져 있다. 이는 마그마로 녹은 암석이 지표면으로 빠르게 퍼져나간다는 뜻이다. 그러나 외행성계의 화산은 주로 얼음 화산이다. 내부의 열이 지표면에 얼음을 녹여 슬러시 같은 형태로 분출한다. 천문학자들이 망원경을 사용하는 근본적인 이유는 먼 천체에서 나오는 희미한 가시광선을 가능한 한 많이 모아 정확히 분석하기 위해서이다. 
별들은 두꺼운 기체와 먼지 구름의 소용돌이에서 탄생하므로 관측하기 어렵다. 스피처 우주망원경을 비롯한 적외선 탐지 망원경들은 먼지를 뚫는 적외선의 성질을 활용해 미래 별의 배아를 관측할 수 있다. 많은 경우 어린 별의 씨앗은 오래되고 거대한 항성에 강한 복사열의 먼지 구름을 깎아내고 파괴할 때 생성되는 거대한 기둥 모양 구조에 숨어 있다. 
광학망원경으로는 별빛의 윤곽이 드러난 어두운 형태가 보일 뿐이지만 적외선 망원경으로는 별의 탄생을 지켜볼 수 있다. 우주에 관해 모든 겻이 밝혀지는 일은 결코 있을 수 없다. 탐구하고 관찰해야 할 것은 우리가 우주를 알아내는 속도보다 더 빠르게 늘어나고 있다. 천문학은 곳곳에 보석이 숨겨진 보물 창고와 비슷하다.
어느 날 우연히 어떤 자료를 통해 새롭고 경이로운, 아름다운 사실을 발견할 수도 있다. 현존하는 광학 망원경 중 규모가 가장 큰 제임스 웹 우주망원경은 최첨단 장비를 탑재해 가시광선과 적외선을 두루 감지하고 분석할 수 있다. 허블 우주망원경의 후계자로 여겨지는 제임스 웹 우주 망원경은 별의 탄생과 소멸 과정을 추적하고, 외계 행성 사진을 촬영하며 초기 우주의 빛을 수집하는 등 천문학의 오랜 과제를 수행할 예정이다.   ]]>https://image.aladin.co.kr/product/36666/38/cover150/k212030281_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=366663806벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17206980Thu, 09 Apr 2026 20:36:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17206980얼음에 남은 지문 - 과거로부터 온 미래 기후의 증거
데이비드 아처 지음, 좌용주 외 옮김 / 성림원북스 / 2022년 05월

지구물리학자 데이비드 아처의 [얼음에 남은 지문]은 1. 이산화탄소 배출은 국제적으로 경제적, 군사적 패권과 밀접하다. 2. 화석연료 사용에 따른 비용과 이익은 공정하게 공유되지 않는다. 3. 지구 온난화의 영향을 받는 사람은 대부분 미래의 사람들이다 외에 4. 미래 기후는 결국 석탄 처리에 달려 있다는 말을 하는 책이다. 저자는 상세하게 설명하기보다 자신의 페이스를 유지한다. [얼음에 남은 지문]의 원제는 The Long Thaw다. 장기간의 해빙(解氷)을 의미하는 말이다. 번역본 제목을 보면 [얼음에 남은 지문]은 빙하에 관한 책으로 생각하기 쉽지만 해빙과 그로 인한 기후 위기를 다룬 책이다.   원서가 나온 해는 2009년이고 번역서가 나온 해는 2022년이다. 저자는 서문에서 아직 기회는 있다고 말한다. 100만 년 넘게 지구 기후는 이산화탄소를 들이마시고 내뿜는 땅에 의해 결정되었다. 즉 에오세의 온실 기후와 현재의 서늘한 기후의 차이는 대륙 분포, 거대한 습곡 산맥의 형성, 식물 진화 등 탄소의 배출과 흡수에 영향을 미치는 요인에서 비롯된다. 화산은 매년 인간보다 훨씬 적은 양의 이산화탄소를 배출한다. 따라서 가까운 미래는 인간이 어떻게 행동하느냐에 따라 달라질 것이다.   저자가 예로 드는 지역은 북극이다. 북극은 열대 지역보다 기온이 크게 상승하고 있다. 얼음이 녹으면서 드러난 맨땅이 얼음보다 햇빛을 더 많이 흡수하기 때문이다. 남극에서는 불가사의하게도 이런 현상을 확인할 수 없다. 이는 오존 구멍과 관련 있는지도 모르겠다. 저자는 두 개의 알베도 피드백을 이야기한다.(알베도는 가시광선에 대한 행성의 반사율을 의미한다.) 얼음 알베도 피드백과 수증기 피드백이다. 얼음 알베도 피드백과 마찬가지로 수증기 피드백도 지구온난화를 증폭한다. 고위도에서만 적용되는 얼음 알베도 피드백과 달리 수증기 피드백은 지구 전체에 일정하게 영향을 끼친다. 수증기 피드백은 이산화탄소 증가만 고려했을 때보다 온도를 약 두 배 높인다. 얼음 알베도 피드백은 얼음이 있는 곳이라면 어디서든 일어나지만 눈과 얼음의 면적이 가장 넓은 고위도에서 그 효과가 훨씬 더 지배적으로 나타난다고 할 수 있다.   북극의 경우 얼음 피드백은 흰색 얼음이 태양 빛을 반사하는 대신 어두운 바다가 열을 흡수하여 온난화를 가속하는 알베도 효과가 빚어지고 있다. 세계기상기구, 유네스코 등이 킬리만자로의 눈이 2040년에 사라질 것으로 전망했다. 2040년이란 숫자에 눈길이 가는 것은 북극도 2040년 여름이 얼음이 없는 계절이 될 것으로 전망하는 연구자가 있기 때문이다. 그는 미국 국립대기연구센터(NCAR)의 마리카 홀랜드(Marika Holland)다. 지구 표면의 상당 부분을 차지하는 북극해는 그린란드 빙산과 북대서양 심층수의 생성 지역에 인접해 있다.   해빙은 지구상에서 햇빛을 가장 잘 반사한다. 바다는 가장 적게 반사한다. 휜색을 띠는 눈 덮인 해빙은 가시광선과 태양 복사 에너지를 우주로 반사하는 거울 역할을 한다. 바다는 어둡게 보여 태양 에너지를 흡수하는 스펀지와 같다. 바다 표면은 파란색 계열의 빛만 산란되어 파랗게 보이지만 수심이 깊어지면 파란빛마저 물에 흡수되어 반사되는 빛이 줄어들기 때문에 바닥은 짙은 파란색을 지나 결국 어둡게(검게) 보이게 된다.   24시간 동안 평균을 내면 밤에도 태양이 지지 않는 북극의 여름철 햇빛이 지구에서 가장 강하다. 녹아내리는 북극 해빙은 지구온난화가 분수령으로 가고 있음을 보여주는 가장 확실한 사례다. 해수면은 점점 상승하고 있다. 오늘날 해수면 상승 요인의 3분의 2는 데워진 해양의 열적 팽창이다. 나머지 요인은 녹아내리는 빙하다. 저자는 히말라야의 빙하를 이야기한다. 저자에 의하면 히말라야의 빙하 녹은 물은 갠지스강, 인더스강, 브라마푸트라강, 살원강, 메콩강, 양쯔강, 황하 주변에 사는 수십억 명의 사람에게 담수를 공급해준다. 겨우내 산지에 쌓인 눈은 봄 여름에 물을 흘려보내고 농사에 요긴하게 쓰인다. 페루의 안데스 산맥, 미국 북서부의 태평양 산지에서도 빙하는 여름에 물을 공급한다. 빙하가 줄어들면 이 지역의 물 공급 또한 심각하게 감소할 것이다.   빙하를 시추하여 얻은 빙하 코어에는 수십만 전의 얼음에 녹아 들어갔거나 공기방울에 갇힌 과거 대기의 실제 시료들이 포함되어 있다. 이 시료들로부터 과거의 이산화탄소, 메테인, 다른 온실 기체의 농도를 구할 수 있다. 빙하(glacier)는 눈이 굳어 자체 무게로 움직이는 얼음 덩어리다. 빙상(ice sheet)은 극지방을 덮고 있는 50,000 km² 이상의 광활한 빙하 덩어리로 대륙 빙하라고도 불린다. 빙산(iceberg)은 빙하에서 떨어져 나온 부유 얼음이다. 해빙(sea ice)은 바닷물이 언 것을 말한다. 빙퇴석(moraine)은 움직이는 빙하가 골짜기를 깎아내며 운반해 온 암석, 자갈, 토사 등이 빙하가 녹으면서 가장자리나 말단에 쌓여 만들어진 지형을 의미한다.   빙하가 자체 무게로 움직인다는 의미는 표면이 조금 녹아 미끄러지는 현상만을 의미하지 않는다. 핵심은 거대한 얼음 덩어리가 엄청난 압력으로 인해 고체 상태에서도 끈적한 액체처럼 낮은 곳으로 서서히 흐르거나 밑바닥이 녹아 미끄러진다는 의미다. 대륙지각은 녹은 쇳물이 담긴 도가니의 맨 위에 둥둥 떠 있는 불순물 즉 슬래그와 유사하다. 해양 지각은 대륙 지각과 달리 화학적으로 맨틀과 좀 더 유사하며 판이 수렴하고 충돌하는 곳에서 지구 내부로 들어간다. 해양지각과 맨틀은 철, 마그네슘 등이 많은 고철질 또는 초고철질이다. 해양 지각의 평균 수명은 약 1억 5천만 년에 불과하다. 반면 대륙지각은 지구 내부로 들어가지 않는 대신 침식된다. 즉 풍화되거나 갈려 으깨진다.   두 지각은 모두 물에 떠 있는 빙산처럼 맨틀이라는 유체에 떠 있다. 해양지각은 대륙지각보다 얇고 밀도가 크기 때문에 대륙지각보다 낮게 떠 있다. 바닷물은 바다 깊이 채워져 있어서 해양지각 또한 물로 덮여 있다. 빙상이 녹으면 그 아래의 지표면은 발자국에 눌렸다가 튀어나오는 잔디처럼 올라온다. 지각이 떠오르거나 가라앉는 데는 수만 년이 걸리므로 이전에 로렌타이드 빙상 아래에 있었던 캐나다의 허드슨만 지역은 얼음이 녹은 지 1만년이 지난 지금도 계속 상승하고 있다.(101 페이지)   해수면 변화의 요인은 셋이다. 1) 빙상에서 바다로 유입되는 물, 2) 해수의 열팽창, 3) 천천히 변화하는 판의 고도 등이다. 탄소 동위원소 및 산소 동위원소의 급증은 심해에 극적인 온난화가 있었음을 증거한다.(103, 104 페이지) 무거운 산소는 증발하는 데 있어서 가벼운 산소보다 더 많은 에너지가 필요해 적게 증발하지만 기온이 올라가면 수온도 올라가고 물 분자들이 더 빠르게 움직여 표면장력을 뚫고 증발할 수 있는 충분한 에너지를 얻어 무거운 산소도 많이 증발하는 것이다.   빙하 코어, 퇴적물, 화석 등에서 가벼운 산소와 무거운 산소의 비율을 알 수 있다. 많은 사람이 가장 궁금해 히는 것은 인간이 유발한 기후 변화에 대한 예측을 기후의 자연적 변동 및 주기와 어떻게 비교할 수 있느냐다. 현재의 온난화 현상은 거의 모든 곳에서 한꺼번에 일어나고 있다는 점에서 새로운 현상이다.(108 페이지) 새로운 기후의 문제는 예측할 수 없다는 점에 있다. 미래는 수백만 년 동안 존재하지 않았던 온실 기후로 인해 따뜻해지면서 과거와는 달라질 것이다. 급속한 온난화에 대한 가장 가까운 사례는 5500만 년 전의 팔레오세-에오세 최대 온난기이지만 너무 동떨어져 있어서 자세히 알 수는 없다. 이 때문에 미래를 예측하고 준비하기가 매우 어렵다.   지구의 탄소 중 생물계 순환에 참여하는 유기 탄소는 극히 일부분이다. 이 유기 탄소로 지구 표면을 칠한다면 불과 몇 mm 두께에 지나지 않는다. 얇고 끈적해 보이는 이 층은 지구에서의 화학 반응을 수천 배 가속할 수 있다. 생명체는 탄소라는 원소의 화학적 성질에 기초한다. 지구의 어떤 원소도 그 복잡성에 있어서 탄소를 따라올 수 없다. 주기율표에서 탄소와 가장 가까운 규소 역시 복잡한 화학적 성질을 가진 원소다. 규소의 화학적 성질은 판구조 운동의 단계와 해양지각, 대륙지각의 특성을 공유한다. 풍화작용의 산물인 토양은 규소의 화학적 성질에 따라 형성된 결과다. 규소는 지구 내부를 제어하지만 탄소는 표면을 차지하고 있다.   탄소 순환은 해양과 지구의 고체 부분으로 확장된다. 퇴적암은 해수면이 높은 시기에 퇴적되었거나 느린 판구조 운동으로 해양지각에서 대륙지각 쪽으로 부가되어 올라간 것들이다.(118 페이지) 궁극적으로 이산화탄소가 얼마나 많이 배출되는가가 중요하다. 이산화탄소가 많아져 해양이 더욱 산성화되면 이산화탄소 저장 능력이 줄어든다.(129 페이지) 인류는 이산화탄소로 바다를 산성화한다. 이에 대응하여 염기(鹽基)인 탄산칼슘은 바다와 육지에서 융해되어 수소이온지수 균형을 회복시킨다. 이 과정은 수천 년이 걸린다.   산성은 바닷물이나 빗물과 같은 물을 기본으로 하는 혼합물의 특성이다. 산성 용액에는 높은 농도의 수소 이온이 들어 있다. 수소 이온은 금속, 암석, 생물학적 탄소 화합물을 비롯한 여러 종류의 화학 결합과 빠르고 거칠게 반응한다. 물 분자에서 수소 이온이 빠져나가면 수산화이온이라는 잔여물이 남는다. 메테인은 분자 단위에서는 이산화탄소보다 30배나 더 강력한 온실 기체다. 일단 대기로 방출된 메테인은 약 10년 안에 또 다른 온실 기체인 이산화탄소로 분해된다. 이때 분해되어 나온 이산화탄소는 화석연료의 이산화탄소와 마찬가지로 대기 중에 축적된다. 겉보기에 메테인 하이드레이트 침전물은 상당히 불안정한 상태다.   메테인 하이드레이트는 온도가 너무 높으면 녹고, 물이 얼음 상태를 유지할 만큼 온도가 낮더라도 대기압에서 방출된다. 해양 퇴적물의 하이드레이트는 진흙 속에 묻히지만 않았다면 녹아서 바다 표면으로 떠오를 것이다. 해수면 상승은 부분적으로 해수의 열팽창으로 발생한다. 해수면 변화의 주요인은 육지 빙하의 해빙(解氷)이다. 버지니아 대학교의 고기후 학자인 윌리엄 러더먼은 [인류는 어떻게 기후에 영향을 미치게 되었는가]라는 흥미로운 책에서 수천 년 전부터 농지 개간이라는 인간의 활동이 대기 중 이산화탄소와 메테인 농도를 바꾸기 시작했다고 주장했다. 그는 만약 이산화탄소 농도가 인간 활동의 영향 없이 자연적으로만 변화했다면 다음 빙하기가 이미 시작되었을 것이라고 말한다.(174, 175 페이지)   산업 문명은 이미 지난 몇백 년 동안 에너지원을 18세기의 나무에서 19세기의 석탄으로, 20세기의 석유와 가스로 여러 차례 바꿨다. 장기적으로는 다시 바꾸는 것이 그리 어렵지 않을 것이다. 만약 인류 문명이 화석연료가 이미 고갈된 세계에 뿌리 내렸더라면 어땠을까? 그런 상황이라면 인류는 쓸 만한 대체 에너지원을 개발했을 것이다. 이산화탄소 배출은 국제적으로 경제적, 군사적 패권과 밀접하다. 1990년 온실가스 배출량의 6% 감축을 의무화한 교토의정서가 채택되었으나 미국과 호주 정부는 막대한 예산이 든다는 이유로 거부했다. 궁극적으로 대기 중 이산화탄소를 안정화하려면 훨씬 더 크게 감축해야 한다.   지구 온난화를 피하는 간단한 개념은 석유와 가스는 계속 태우지만 석탄 연소는 멈추는 것이다. 석탄 연소는 현재 탄소 배출량의 3분의 1을 차지하며 석유와 천연가스가 각각 3분의 1이다. 장기적으로 볼 때 사용 가능한 석탄의 양은 석유와 가스의 10배가 넘는다. 궁극적으로 지구 기후의 미래는 석탄에 대해 어떤 결정을 내리느냐에 달려 있다.(184 페이지) 흥미로운 점은 북한의 경우다. 그들은 석탄을 석유화하는 기술(coal liquefaction)을 보유하고 있다. 지구에는 석탄이 너무 많다. 미래 기후는 결국 석탄 처리에 달려 있다. 석탄을 통해 전기를 생산하는 새로운 기술이 있다. 석탄가스화 복합 발전이라고 불리는 이 기술은 석탄을 고온고압에서 가스화하여 전기를 생산하는 친환경 발전 기술이지만 석탄 화력발전보다는 비용이 많이 들어서 아직 산업 표준으로 자리 잡지 못했다. 규제 상태에 놓인 에너지 시장에서 전력 공급 회사들이 가장 저렴한 방식 외에 다른 방식을 택하기는 쉽지 않다.   석탄가스화 복합 발전(IGCC; integrated gasification combined cycle)의 장점은 이산화탄소를 거의 순수한 형태로 생산한다는 것이다. 반면 전형적인 석탄 화력발전소 배출물의 약 10%는 이산화탄소로 공기 중 질소에 의해 희석된다. 배출된 이산화탄소는 탄소 포집 및 격리(CCS; carbon capture and sequestration)라고 불리는 방법으로 포집되어 땅속으로 다시 주입될 수 있다. 이 방법이 공정의 일부로 포함되면 석탄 연소 후 배출물에서 질소와 이산화탄소를 분리하는 것보다 석탄가스화 복합 발전을 통해 석탄에서 에너지를 추출하는 것이 전반적으로 더 저렴할 것이다. 석탄가스와 복합 발전은 수은과 유황 배출 역시 제거한다.   화석연료 사용에 따른 비용과 이익은 공정하게 공유되지 않는다. 오늘날 화석연료 경제의 혜택은 대부분 온대 지역에 있는 산업화된 선진국에 돌아가고 있다. 기후변화의 비용은 열대 지역에서 치르게 될 것이다. 어떤 자연재해가 발생했을 때 응급 서비스가 잘 갖춰진 선진국보다 개발도상국에서 더 많은 희생자가 나온다. 저위도 지역의 국가들은 자급자족하는 농민의 비율이 높은 편으로 날씨 변화에 매우 취약하다. 선진국에서는 에너지 집약적 농업법으로 말미암아 소비량보다 더 많은 식량을 생산하고 있다. 선진국에서는 식량 생산은 세계화가 이루어져 지역적인 농업 환경으로부터 탈피하고 있다. 지구 온난화의 영향을 받는 사람은 대부분 미래의 사람들이다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/29445/74/cover150/k692837627_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=294457433벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17203688Wed, 08 Apr 2026 08:35:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17203688지구의 완전한 지도 - 지구의 71%, 해저 지도를 향한 도전
로라 트레더웨이 지음, 박희원 옮김 / 눌와 / 2026년 03월

환경, 해양 분야 전문 기자 로라 트레더웨이의 [지구의 완전한 지도]는 해저(海底) 지도(sea bed map) 작성을 둘러싸고 벌어지는 현황과 미래 전망 등이 흥미진진하고 유의미하게 짜인 책이다. “우리는 바다 밑바닥보다 달 표면을 더 많이 안다”는 말이 인용된 이 책에서 저자는 바다를 우주에 빗대는 것은 강력하고 진실되게 느껴지지만 바다를 지도화하는 문제에서 해저를 달과 비교하는 것은 사실 당면한 과제를 과소평가하는 것이 된다고 말한다.(43 페이지) 저자에 의하면 전 세계 해저의 대부분은 어둠에 덮여 있다. 이렇듯 해저는 세계의 마지막 거대수수께끼다.   본문에 나오는 five deeps란 말은 태평양, 대서양, 인도양, 북극해, 남극해 등의 5대양을 말한다. 해저는 수중화산이 폭발하고 온천이 부글거리며 지각판이 갈라지거나 찢어지고 지각이 흔들리며 지진이 일어나는 등 지질 활동이 육지보다 더 활발한 곳이다. 그 한 예로 들 수 있는 것이 그린란드와 아이슬란드 사이의 해저에 있는 폭포다. 이 폭포는 세계에서 가장 웅대한 폭포로 알려진 약 979m 높이의 베네주엘라의 앙헬 폭포보다 더 크고 장대하다. 이 폭포에서 북유럽 바다의 차갑고 밀도 높은 해수가 비교적 가볍고 따뜻한 이르밍거해의 바닷물과 충돌하여 약 3,500m 아래 해저로 낙하한다.   해저의 모든 것은 우리가 알고 있는 상대적으로 조용한 육지의 지형과 비교하면 더 크고 대단하며 극단적이다.(33 페이지) 해구(海溝; trench)는 바다 밑에서 좁고 긴 형태로 움푹 들어간 급사면의 골짜기 지형 즉 바다에서 가장 깊은 곳을 말한다. 해구는 해저에 있는 기다란 균열로 가장자리에 급경사가 있고 바닥은 대체로 평평하다.(75 페이지) 태평양의 마리아나 해구, 대서양의 푸에르토리코 해구, 인도양의 자바 해구, 북극해의 몰로이 해연(海淵; deep), 남극해의 사우스샌드위치 해구 등이 그것이다. 해구가 긴 골짜기 형태의 지형이라면 해연은 해구 내에서도 가장 깊게 팬 특정 지점을 뜻한다. 한편 바닷속 염수호(鹽水湖)는 브라인 풀(brine pool)이라 한다. saline이 식염수 또는 염수를 의미한다면 brine은 고염수(진한 소금물)를 의미한다.   저자는 해저 지도화의 문제를 논하기도 한다. 지도는 중립적인 도구가 아니며, 언제나 어떤 형태의 착취를 예고한다.(13 페이지) 해저 지도화는 작업 성격상 이미 시끄러운 바다에 소리를 늘리는 일이 된다. 인간이 만든 소음은 각양각색의 해양 동물에게 다양한 악영향을 미친다. 고래들의 경우 먹이 활동과 음파 탐지를 중단하고 음원을 피해 비정상적으로 급한 각도로 헤엄쳐간다. 이 과정에서 질환을 앓는다. 잠수병이라고도 하는 감압병이 그것이다. 스쿠버 다이버가 수면으로 너무 급하게 올라오다가 혈액 내에 유독한 질소 기포가 생겨 겪는 병과 유사하다.   1960년대에 중주파 해군 소나(SONAR; SOund Navigation And Ranging)가 도입된 이후 해군 훈련장소나 해군기지 및 군함 근처에서 부리고래 집단자살이 수십 건 발생했다.(60 페이지) 소나는 수중에서 음파를 발사하거나 수신하여 반사되는 소리를 통해 물체의 방향, 거리, 종류를 탐지하는 수중 음향 탐지 장비를 말한다. 무광층(無光層)은 수심 1000~3000미터까지의 햇빛이 없는 곳을 말한다. 먹이는 희박하고 수압은 높으며 수온은 차갑지만 섭씨 약 4도로 안정적이다. 초심해대(超深海帶)를 의미하는 하달존(hadal zone)은 지하세계인 저승을 다스리는 그리스신 하데스의 이름을 따 지은 이름이다. 전 세계 해저에서 하달존에 속하는 곳은 3%도 안 된다. 지질학적으로 하달존은 해저가 죽음에 이르는 곳이다.   일부 중요한 예외를 제외하면 해구는 지진 활동이 활발한 섭입대에 위치한다. 여기서 오래된 무거운 해양 지각이 지구의 맨틀로 가라앉아 재순환된다. 해구는 쓰나미를 유발할 수 있는 지진으로 흔들리면서 죽음과 파괴도 불러온다. 푸에르토리코 해구에서는 북아메리카 판이 카리브 판과 맞닿아 위아래로 아주 느리게 미끄러지고 있다. 두 판 사이의 섭입대는 해저에 칼날 조각처럼 생긴 깊은 해구를 만든다. 해구들이 태평양을 둘러싸고 있어 아메리카 서부 해안과 아시아 동부 해안을 따라 이어지는 불의 고리에서는 지진이 비일비재하다.(81 페이지)   해저 지도화 사업 함대인 노틸러스호에는 다양한 종류의 소나가 있고 각 소나는 특유의 방식으로 해저를 ‘듣는다’. 함교(艦橋)에 있는 단원들은 해저면 아래로 직선의 핑(ping) 신호 하나를 보내 돌아오게 하는 단일 빔 소나를 작동한다.(56 페이지) GEBCO란 말이 있다. General Bathymetric Chart of the Oceans의 약자로 세계 대양 수심도(일반 수심도)를 의미하는 말이다. 이는 전 세계 해저 지형의 수심 데이터를 제공하는 국제적인 프로젝트다. bathymetric은 측심학(測深學)을 의미한다.   본문에 과학적 목적과 군사적 목적이 겹치는 사례가 나온다.(67, 68 페이지) 해저 측량은 30년간 이어진 세계대전기에 미군의 아낌없는 지원 덕분에 부흥기를 맞았다(107 페이지)는 말은 그런 예에 속한다. 저자는 과학은 정치의 영향에서 자유롭지 못하다고 말한다. 그 옛날 영국 챌린저호가 원정에 나선 1870년대부터 우주 경쟁이 펼쳐진 냉전기에 이르기까지 과학은 오래도록 국제사회에 한 나라의 위세와 군사적 우위를 과시하는 도구였다.(185 페이지)   미국의 지질학자이자 지도 제작자인 마리 타프(Marie Tharp; 1920-2006)는 1953년 북대서양에 거대한 해저산맥과 깊은 열곡(裂谷)이 있음을 발견했다. 그의 발견은 그때까지 비주류였던 대륙이동설과 판구조론의 기반이 되었다. 캐나다의 지구 물리학자 투조 윌슨은 지각판이 모두 똑같이 움직이지 않는 이유를 설명했다. 판은 미끄러져 내려가거나 올라가거나 엇갈리거나 멀어진다. 육지에 있는 우리는 지각판의 드문 접점에서 이 운동을 극히 일부만 경험한다.(125 페이지)   저자는 지도는 사회에서 권위를 누리고 또 거짓된 매력을 뽐낸다고 말한다. 지도는 어떤 장소를 실제보다 더 잘 안다고 생각하도록 우리를 속인다는 것이다. 멀리 떨어진 곳이라면 더욱 그렇다. 해령(海嶺)과 열곡(裂谷)을 구별할 필요가 있다. 둘 다 발산형 판 경계에서 지각이 서로 멀어지며 형성되는 지형이지만 주요 위치, 지형적 특징, 형성 단계에서 차이가 있다. 해령은 바다(해양 지각) 아래에 위치하고 열곡은 주로 대륙(대륙 지각) 위에 위치한다. 해령은 바다 중앙에 솟아오른 거대한 산맥(해저 산맥)인 반면 열곡은 지각이 찢어져 내려앉은 길쭉한 계곡(오목한 지형)이다. 해령 정상부에도 작은 규모의 열곡이 존재할 수 있으나 보통 열곡이라 하면 아프리카 열곡처럼 대륙이 찢어지는 초기 단계를 의미한다.   해안선과 바다 측량이 예전처럼 은밀한 작업이 아닌 지금도 바다의 깊이는 수수께끼에 둘러싸여 있다. 해저의 4분의 1 정도만 정확히 지도화된 세상이니 지도화되지 않은 지형을 다른 나라보다 더 많이 알면 여전히 군사적으로 유리하다. 오늘날 많은 국가에서는 한 나라의 영해 안을 측량하는 것을 그 나라의 영유권을 침해하는 행위로 보는 사고가 지배적이다. 이것이 해양지도화의 핵심 난관이다.(158, 159 페이지)   저자는 탐험가가 자신의 발견 대상에 이름을 붙이고 그 과정에서 토착민이 이미 사용하던 이름을 대체하는 일의 문제성에 대해 언급한다.(173 페이지) 본문에 해저지명 소위원회(SCUFN; Sub Committee on Undersea Feature Names)란 조직이 나온다. 해저 지형의 이름을 승인하는 위원회다. 한국지질자원연구원의 지구물리학자 한병철씨가 위원장으로 선출되었다.(185 페이지)   오대양 중 가장 작고 얕은 바다는 북극해다. 북극은 지구에서 온난화가 유독 급속도로 진행되는 곳이다. 기온이 지구 평균보다 3~4배 빠르게 상승하고 있다. 2040년이면 북극은 얼음이 거의 없는 여름을 맞이할 것으로 전망된다.(199 페이지) 사실상 소멸(100만 km² 미만)할 것이라는 의미다. 북극해의 온난화가 유독 급속히 진행되는 얼음이 급속도로 녹는 것과 관련이 있다. 얼음이 녹으면 태양 빛을 반사하는 알베도 효과가 감소한다.   전 세계의 해저는 70% 이상이 아직 지도화되지 않았다. 본문에는 균형을 의미하는 isostatic이란 단어와 관련한 의미 있는 지식이 나온다. 빙하가 녹으면 그 쿠게에 눌려 있던 지각이 반등하는 등압반등(等壓反騰)이 한 예다. 바다가 지질 활동의 대부분을 감추고 있기에 우리는 대개 지구를 형성하는 데 있어 해저의 역할을 간과한다. 화산 분화는 80% 이상이 해저에서 일어나지만 쓰나미가 유발되거나 새로운 섬이 형성되지 않는 한 우리가 그 소식을 들을 일은 거의 없다. 후빙기 반등을 비롯해 미묘한 조정은 감지하기가 한층 더 어렵다.(208 페이지)   극지의 빙판이 녹고 북극해의 항해가 점차 가능해지면서 북방 국가들은 북극점이라는 새로운 목표를 향해 시야를 좁혀가고 있다.(218 페이지) 유엔의 보수적인 추산에 따르면 난파선 300만 척이 발견되지 않은 채 해저에 남아 있다.(254 페이지) 저자는 지구상 어느 곳보다도 탐사의 지도화가 이루어지지 않은 심해에서 우리가 무엇을 파괴할지 우리는 알지 못한다고 말한다.(284 페이지)   심해 채굴(deep sea mining)로 얻고자 하는 것은 코발트, 니켈, 희토류 등이다. 전 세계의 열수분출공은 600곳 정도에 이른다. 이들은 풍요롭고 자족적인 생태계다. 심해 채굴은 큰 손실로 귀결될 것이라는 이유로 반대하는 사람들이 있다. 바다와 우주는 탐사의 두 이념적 종착점인 만큼 자연스레 목표와 기술을 일부 공유한다. 심해의 잠수정은 차가운 온도와 높은 압력, 염수로 인한 부식을 견디도록 설계되었다. 일단 여정에 나서면 정해진 작업을 반복하느라 주의해야 할 기회는 드물거나 아예 없다.   우주탐사용 로버와 우주선도 비슷하게 극한 환경을 견뎌내며 다시는 인간의 눈에 띄지 않고 수명을 다할 때까지 우주의 끝으로 떠나는 여정에 투입된다. 본문에 나오는 바다 속으로 잠수하고 있었지만 우주 공간을 거니는 듯 보였다는 구절은 바다와 우주 탐사의 심정적 친근성을 나타낸다. 저자는 외적 탐험에는 내면의 영혼 탐색이 반드시 수반되어야 한다고 말한다. 그렇지 않으면 끝없는 쇼핑 목록처럼 새로운 영역을 개척하는 함정에 빠지게 된다는 것이다.(339 페이지) 참 인상적인 말이다. 해저 지도는 바다를 알아가는 첫 단계일 뿐이고 어찌 보면 해답보다 질문이 더 많이 나올 것이다.   풀어야 할 수수께끼가, 결론지어야 할 논쟁이, 명명하고 기술해야 할 생물과 지형이, 조사해야 할 난파선이, 밝혀야 할 인류 역사가 뒤이어 폭포처럼 끝없이 쏟아진다. 해저를 탐험함으로써 우리는 어디에서 왔으며 어떻게 여기에까지 이르렀는지에 대한 해답을 찾을 수 있을지도 모른다. 바다를 다룬 몇 권의 책을 읽은 입장에서 [지구의 완전한 지도]는 해양지도화를 주제로 다른 어떤 책보다 더 종합적이고 심층적인 접근을 취한 책이다. 그것은 [지구의 완전한 지도]가 캐시 본지어바니(Cassie Bongiovanni)를 비롯한 실제 탐사 참여 과학자들과의 긴밀한 인터뷰에 근거한 책이기 때문이다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/38875/20/cover150/k282137105_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=388752000벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17196617Sat, 04 Apr 2026 20:07:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17196617루이스가 들려주는 산, 염기 이야기
전화영 지음 / 자음과모음 / 2010년 09월

책의 제목은 [루이스가 들려주는 산, 염기 이야기]다. 루이스는 길버트 뉴턴 루이스(Gilbert Newton Lewis; 1875 – 1946)를 말한다. 산(酸)에 대해 처음으로 연구한 사람은 라부아지에다. 질량보존의 법칙을 발견하여 연금술을 근대 화학으로 바꾸어 놓은 근대 화학의 아버지다. 그는 신맛이 나는 산들의 근본을 산소로 보았다. 그는 모든 산에는 반드시 산소 성분이 포함되어 있다고 보았다. 그런데 사실 산에서 산성을 드러내는 것은 산소가 아니라 수소다. 
루이스는 수소 중심 이론을 벗어나 더 넓은 범위에서 산과 염기를 정의했다. 본문에는 아레니우스라는 이름이 등장한다. 설탕물은 전기가 통하지 않고 소금물은 전기가 통한다는 사실을 설명한 인물이다. 아레니우스는 원자도 더 이상 쪼갤 수 없는 최후의 알갱이가 아니라는 주장을 했다. 1897년 톰슨에 의해 전자가 발견되었다. 원자 내부에 전하를 띠는 알갱이가 있다는 사실로 인해 이온이 만들어질 수 있는 중요한 기초가 되었다. 
이온이란 말은 간다는 의미의 그리스어 ionai에서 유래한 이름이다. 전기분해로 유명한 패러데이가 전기분해를 할 때 +극과 –극으로 이동하는 입자가 있음을 알고 양이온, 음이온이라는 이름을 지었다. 이온은 자신의 전하에 따라 두 극 중 한 곳으로 이동한다. 원자나 분자, 원자단이 전자를 잃거나 얻어서 전하를 띠는 상태를 이온이라 한다. 양이온은 전자를 잃어버린 상태의 알갱이이다. 음이온은 전자를 얻은 상태의 알갱이이다. 물에 녹아 이온이 생기면 전기가 통하고 그렇지 않으면 전기가 통하지 않는다. 
물에 녹았을 때 이온이 생겨서 전기를 통하는 소금과 같은 물질은 전해질, 그렇지 않은 설탕과 같은 물질은 비전해질이라 한다. 산과 염기는 물에 녹으면 이온이 나온다. 아레니우스는 산은 물에 녹아 수소이온을 내놓는 물질, 염기는 수산화이온을 내놓는 물질로 정의했다. 산의 세기는 이온화 정도에 따라 나뉜다. 이온화가 잘 되어서 이온이 많이 생기는 것은 강한산, 강한 염기이고 그렇지 않으면 약한산, 약한 염기라고 한다. 영어로 산은 acid, 염기는 base라 한다. 
석회암, 대리암 등은 주성분이 탄산칼슘이기 때문에 산성 물질에 닿으면 녹는다. 탄산은 물에 이산화탄소 기체가 녹을 때 만들어진다. 염기의 대표 주자가 수산화나트륨이다. 일명 양잿물이다. 알칼리 금속 3총사인 리튬, 나트륨, 칼륨의 이온들이 수산화이온과 결합해서 만들어진 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨은 이산화탄소를 매우 효과적으로 흡수한다. 알칼리와 염기는 비슷하지만 완전히 같은 말이 아니다. 
알칼리는 물에 잘 녹는 염기를 가리킨다. 수산화나트륨, 수산화칼륨은 알칼리이고 수산화칼슘은 물에 잘 안 녹기 때문에 알칼리가 아니고 염기다. 알칼리(alkali)의 알은 물질, 칼리는 재를 의미한다. 재로부터 추출된 물질과 비슷한 성질을 나타내는 물질을 모두 알칼리라 한다. 수소이온을 포함하는 산과 수산화이온을 포함하는 염기가 만나면 어떻게 될까? 물이 만들어진다. 이런 반응을 중화반응이라 한다. 브뢴스테드와 로우리의 이론에 의하면 산은 다른 물질에게 양성자를 주는 물질이고 염기는 양성자를 받아들이는 물질이다. 
루이스는 이 이론이 양성자가 없는 물질의 반응에 대해사는 적용할 수 없다고 생각하고 전자쌍을 주고 받는 사례에 대해 연구했다. 루이스가 만든 이론에 의하면 산은 전자쌍을 받고 염기는 전자쌍을 준다. 암모니아와 메탄 분자에 있는 전자쌍은 각각 4개다. 루이스가 연구한 바에 따르면 원자 주위의 전자는 8개일 때 가장 안정되다. 이를 옥텟 규칙(octet rule)이라 한다. 대부분의 원자들은 이 규칙에 따라 중심 원자 주변의 전자가 여덟 개가 되도록 결합한다. 따라서 질소 원자 주변에 여덟 개의 전자가 있으려면 세 개의 수소 원자만 결합해야 한다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/783/91/cover150/8954420397_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=7839189벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17194710Fri, 03 Apr 2026 18:04:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17194710우주를 깨우다 - 제임스 웹 우주망원경은 어떻게 창조의 순간을 보았나
리처드 파넥 지음, 강성주 옮김 / 워터베어프레스 / 2026년 01월

리처드 파넥의 [우주를 깨우다]는 허블 우주망원경의 뒤를 잇는 최신 우주망원경인 제임스 웹 우주망원경에 대한 책이다. 제임스 웹 우주망원경은 2026년 초 서울대 물리천문학부 이정은 교수팀이 혜성 속 규산염 결정을 규명한 도구로 알려진 망원경으로 유명하다. 이 책의 원제는 [창조의 기둥(Pillars of Creation)]이고 부제는 ‘제임스 웹 우주 망원경은 어떻게 우주의 비밀을 풀었는가’다. 창조의 기둥이란 1995년 허블 우주 망원경이 촬영한 사진을 2022년 제임스 웹 우주망원경이 새롭게 찍은 버전을 의미한다.(21 페이지)
처음 이 망원경은 차세대 망원경이라 불리다가 제임스 웹 우주 망원경이라 불리게 되었다.(73 페이지) 제임스 웹은 과학자가 아니라 우주 경쟁의 전성기인 1961년부터 1968년까지 NASA 국장을 지낸 행정관이다.(74 페이지) 망원경의 역사에서 빼놓을 수 없는 인물이 갈릴레오 갈릴레이다. 그는 망원경을 만든 사람은 아니지만 망원경으로 하늘을 관측한 첫 인물이다. 갈릴레오가 하늘을 관측한 이후 천문학에서 본다는 것은 눈으로 볼 수 있는 것뿐 아니라 망원경을 통해 볼 수 있는 것까지 포함되었다.
허블의 후속 망원경은 1) 우주가 태어난 직후 등장한 초기 은하들, 2) 우리 은하 안의 외계 행성들을 겨냥해야 했다. 이 두 가지를 이루려면 적외선 영역으로 나아가야 한다. 팽창하는 우주에서는 은하간의 거리나 물체가 아니라 공간 자체가 팽창한다. 이 때문에 은하에서 출발한 빛이 우주를 가로질러 오면서 파장이 점점 더 길어진다. 가시광선을 넘어 적외선 영역까지 파장이 늘어난다는 의미다. 이를 적색이동이라 한다.
우리 은하 안에서 별이 태어나는 지역 즉 별 탄생 지역은 두꺼운 먼지층으로 둘러싸여 있어 가시광선으로는 그 먼지를 뚫고 안쪽을 들여다볼 수 없다. 우주에서 적외선 망원경을 쓰려면 여러 기술적 난제가 따른다. 적외선은 열에 민감하기 때문에 검출기를 극도로 차갑게 유지해야 한다. 절대 영도에 가까울수록 좋다. 이를 위해서는 지구의 열기가 닿지 않는 곳에 있으면서 동시에 태양 직사광선도 완전히 차단해야 한다. 기내 냉각 시스템은 아예 불가능하다.
연료를 너무 많이 써서 임무 수명이 짧아지기 때문이다. 그러니 망원경은 스스로 냉각될 수 있어야 한다. 기계 전문가들이 자연 냉각(passive cooling)이라고 부르는 방식으로 우주 공간 자체를 냉각제로 써야 한다.(67 페이지) 차세대 우주망원경의 문제는 다르다. 태양 차폐막 한쪽에서는 영상 수백 도에서 작동하고 다른 쪽에서는 영하 수백 도에서 작동해야 하는 망원경을 어떻게 테스트할까? 항공기 격납고 만한 시험 시설에서 몇 미터 안에 수백 도씩 온도 차이가 나는 환경을 어떻게 만들까?
분석은 실제 성능 테스트와 완전히 달랐다. 분석도 물리적 테스트가 필요하긴 하지만 핵심은 수학이다. 망원경의 각 부분이 각자의 극한 조건에서 어떻게 작동할지 수학적 모델을 세우고 각 부분을 따로따로 해당 조건에서 테스트 한다. 프로젝트 한쪽 절반의 수학적 모델이 한 시험실 결과가 맞아떨어지고 다른 절반의 수학적 모델이 또 다른 시험실 결과와 맞아 떨어지면 두 절반을 합친 전체 모델이 최종 시험 무대인 우주에서도 제대로 작동하길 바라는 수밖에 없다.
예산초과, 관료주의의 무능함, 의회 감시, 검토 위원회 심사, 우주망원경을 밑바닥부터 다시 테스트하는 과정까지 제임스 웹 우주망원경은 이 모든 시련을 버텨냈다.(85 페이지) 하지만 2010년대 내내 예산과 발사 일정을 계속 망쳐놓은 또 다른 요인이 있었다. 한 전문가가 말도 안 되는 실수들이라고 한 문제들이었다. 그런 실수 중 하나가 잘못된 배선 연결로 시제품의 전자 부품들을 태워먹은 사건이었다. 말도 안 되는 실수라는 말은 모르는 것도 모르는 것들이라는 말에서 나온 말이다. 이는 미국 국방장관 도널드 럼스펠드가 한 말(There are unknown unknowns.)이다.
적도에 가까울수록 지구 자전에 의해 로켓의 추진력이 더해지는 효과가 크다. 프랑스령 기아나 크루의 유럽 우주기지 발사대는 적도에서 480km 떨어진 곳이다.(88 페이지) 제임스 웹 우주망원경은 반사 망원경이다. 반사 망원경은 천체에서 들어온 빛이 망원경의 주경(主鏡)에 닿은 다음 더 작은 부경(副鏡)으로 반사된다. 그러면 부경이 그 빛을 모아 다시 반사시켜 관측장비로 보낸다. 부경을 펼쳤다고 해서 모든 것이 다 준비된 것은 아니다. 주경까지 펼쳐져야 비로소 진짜 망원경이 완성되는 것이다.
반사망원경의 원리는 간단하다. 같은 지름이라면 거울이 렌즈보다 빛을 더 많이 모은다. 그리고 거울이 클수록 모이는 빛이 많아진다. 빛이 많이 모일수록 당연히 우주 저 멀리 깊은 곳까지 볼 수 있다. 거울이 커질수록 연마 과정이 훨씬 어려워지고 비용도 치솟는다. 거울을 떠받치는 구조물도 점점 더 무거워지고 비싸진다. 주경의 직경이 6~8m 정도가 되자 기술적으로 막다른 길에 다다랐다. 설령 기술적으로 만들 수 있어도 비용이 천문학적으로 증가했다.
그래서 나온 해결책이 분할 거울이다. 작은 육각형 거울들을 별집 모양으로 배치해서 모자이크처럼 만드는 방식이다. 제임스 웹 우주망원경의 주경을 모두 합치면 지름이 6.5m나 된다. 허블 우주망원경 거울의 지름인 2.4m의 거의 세 배에 가까운 크기다. 이는 로켓의 페어링 즉 탑재물을 담는 앞쪽 덮개에 들어가기엔 너무 컸다. 그래서 엔지니어들이 기발한 해결책을 생각해 냈다. 벌집 구조를 여러 부분으로 나누어서 지구에서는 접어 넣고 우주에서는 종이접기처럼 펼치는 방식이었다.
마지막 궤도 수정을 마친 후 제임스 웹 우주망원경은 최종 목적지에 도착했다. 천문학자들이라 라그랑주점이라고 부르는 우주 공간이었다. 라그랑주점은 태양과 지구처럼 두 천체 사이에서 중력과 관성력이 균형을 이루는 지점으로 이곳에 우주선이나 물체를 배치하면 연료를 거의 쓰지 않고도 안정적인 위치를 유지하며 지구와 함께 태양을 공전할 수 있다. 즉 라그랑주점은 인공위성이나 우주망원경이 적은 에너지로 안정적인 위치를 유지할 수 있는 특별한 공간이다.적외선 망원경에는 특별한 장점이 하나 더 있다. 항상 지구 그림자 속에 있어서 언제나 일식 상태라는 점이다. 게다가 태양 반대편 지구 뒤에 자리 잡고 있기 때문에 빛과 열 모두에 노출되지 않는다. 열은 적외선 관측에 치명적이다. 저자는 허블이 천문학을 ‘물러서는 지평선의 역사’라고 말한 순간 이미 제임스 웹 우주망원경이 들여다보게 될 우주의 여러 영역들을 미리 내다보고 있었는지도 모른다고 말한다.(111 페이지)
우주는 텅 빈 공간이라고 하지만 사실은 전혀 비어 있지 않다. 지구에서 150만 광년 떨어진 은하 NGC 6822를 찍은 사진을 보면 우주 곳곳이 먼지와 온갖 찌꺼기들로 빽빽하다는 사실을 알 수 있다. 이런 물질들이 언젠가는 별이 되고 행성이 되고 심지어 생명체까지 될 수 있는 재료들이다. 허블 우주망원경은 그냥 뭐가 보이나 싶어서 보던 단계에서 가설을 세우고 분석하고 의미를 찾는 단계로 넘어갔다.
명왕성 이야기가 흥미롭다. 행성에서 왜소행성으로 조정된 천체다. 수성, 금성, 지구, 화성은 바위 행성이고 목성, 토성은 가스 행성이고 천왕성, 해왕성은 얼음 행성이다. 그런데 그 너머 명왕성은 작은 돌이다. 이상한 일이었다. 처음에는 왜소행성, 다음에는 카이퍼 벨트 천체, 지금은 해왕성 바깥 천체로 분류된다.
애초 제임스 웹 우주망원경의 핵심 기능은 분광분석이다. 전자기파를 잘게 쪼개서 분석하는 분광학 덕분에 이제는 연구실에 앉아서도 수천, 수백만 아니 수십억 광년 떨어진 천체가 무엇으로 만들어졌는지 알 수 있게 되었다.(138 페이지) 혜성에 꼬리가 생기는 이유는 태양에 가까워질수록 표면 얼음이 기체로 바뀌기 때문이다. 이를 승화라 한다. 소행성은 행성이 되다 만 잔해들이다. 양옆의 중력 때문에 하나로 뭉치지 못한 것들이다.
안쪽엔 화성, 바깥쪽엔 중력이 훨씬 강력한 목성이 버티고 있었다. 천문학에서는 얼음은 우리가 아는 물의 얼음과는 개념이 다르다. 물론 물이 언 것도 얼음이지만 천문학자들은 더 넓은 의미로 사용한다. 수소, 산소, 탄소, 질소, 황 같은 원소들이 고체 상태가 되면 모두 얼음이라고 부른다. 이들이 결합해서 만든 화합물이 굳은 것도 마찬가지다. 우주에서는 이 모든 것 즉 얼어서 고체 형태로 된 모든 것이 얼음이다.
생명체가 생겨나려면 물이 필요하다는 생각 자체가 가정일 뿐이다. 타당한 가정이긴 하지만 어쨌든 추측은 추측이다. 정확히 말하면 우리가 아는 생명에는 물이 필요하다. 문제는 우리가 아는 생명체가 생명체의 전부라는 점이다. 제임스 웹 우주망원경으로 천문학자들이 별 하나만 있을 때 분광 관측을 한다. 그리고 외계행성이 별 앞을 지나갈 때 다시 분광 관측을 한다. 두 관측 결과를 비교한다. 행성이 없을 때, 별의 화학 성분과 별과 행성이 겹쳤을 때의 화학 성분의 차이를 분석하면 통과하는 행성의 대기가 무엇으로 이루어져 있는지 알 수 있다.(174 페이지)
우리는 0.4~0.7 마이크론의 파장만 감지하지만 제임스 웹 우주망원경은 27.9 마이크론까지 본다. 사람 눈의 90배가 넘는 범위다. 제임스 웹 우주망원경은 적외선으로 본다. 천문학계에는 색상 표준이 없다. 어떤 사람은 온도가 높을수록 빨간색을 진하게 칠한다. 어떤 사람은 똑같은 온도를 파란색으로 진하게 칠한다.(180, 181 페이지) 우주에는 먼지가 너무 많다. 제임스 웹으로 태양계와 우리은하를 연구하는 천문학자들이 물의 흔적을 좇았듯 은하 진화를 연구하는 전문가들은 먼지를 좇았다. 물이 별과 행성 탄생의 비밀을, 그리고 생명의 가능성을 알려준다면 먼지는 은하 진화의 열쇠를 알려준다.
먼지가 충분히 모이면 어떻게 될까? 중력의 작용에 덩어리가 만들어진다. 시간이 흐르면 이 덩어리들끼리 또 중력으로 끌어당긴다. 점점 커지고 점점 빽빽해진다. 마침내 단단한 천체로 압축된다. 아주 작은 미소(微小) 운석부터 거대한 은하까지 모든 규모에서 이런 일이 일어난다. 천체를 다 만들고 남은 먼지는 어떻게 될까? 우주 공간을 떠돈다. 은하 안에서 별들 사이를 떠돌기도 하고 은하와 은하 사이의 텅 빈 공간을 떠돌기도 한다.(197, 198 페이지)
이렇게 엄청나게 많은 먼지는 초신성에서부터 비롯되었다. 별의 핵이 자체 중력을 이기지 못하고 안으로 무너져 내리면서 극도의 핵반응을 일으킴에 따라 그 충격이 바깥으로 폭발하는 현상을 말한다. 문제는 증거를 잡을 수 없다는 것이었다. 제임스 웹이 등장하기 전까지는 그 어떤 망원경도 초신성의 먼지를 제대로 볼 수 없었다. 관측에 필요한 적외선 파장을 포착할 수 없었기 때문이다. 성간 물질에서 분자 구름으로, 구름의 충돌에서 별의 탄생으로, 별의 죽음에서 다시 성간 물질로, 그리고 별 중 일부는 죽음의 최후를 초신성으로 맞이하며 우주에 새로운 씨앗을 뿌린다.(204 페이지)
분리법칙에 따르면 초신성 폭발의 결과 반드시 중성자 별이 남는다. 물과 먼지를 찾는 것은 결국 우리의 기원을 찾는 일이기도 하다. 최종 목적지에 도달하기 위해서는 제임스 웹 우주망원경에 넘어야 할 지평선이 하나 있었다. 별과 초신성과 은하가 처음으로 빛을 발하는 시대, 언젠가 우리를 만든 원소들이 막 태어나던 그 새벽의 순간이 그것이다. 허블과 르메트르가 발견한 팽창하는 우주 덕분에 이젠 뉴턴의 신도, 아인슈타인의 람다도 필요 없게 되었다.
존재하지 않는다는 건 아니지만 적어도 우주가 붕괴하지 않는 이유를 설명하는 데는 필요 없어진 것이다. 하지만 당연한 질문이 바로 떠올랐다. 대체 무엇으로부터 팽창한다는 말인가? 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 질량을 가진 물체는 우주의 4차원 시공간을 휘어지게 만든다. 질량이 클수록 더 많이 휜다. 앞쪽에 있는 은하가 충분히 무거우면 우리가 보는 시선에서 은하 뒤에 있는 천체의 빛을 휘어지게 만든다. 빛이 휘어져서 우리 눈에 보이게 되는 것이다. 게다가 빛을 확대시키기도 하고 하나의 광원을 여러 개의 이미지로 만들기도 한다.(223 페이지)
우주에는 수소, 수소, 온통 수소 뿐이다. 정확하게는 단일 양성자를 말한다. 무엇인가를 원소라 부르기 위한 최소 조건을 말한다. 빅뱅 직후에는 전자도 존재했었다. 광자가 전자와 계속 부딪히지만 않았다면 양성자와 결합했을 것이다. 그래서 수소 원자는 이온화 상태로 남아 있었다. 양성자와 전자의 수가 불균형해서 전하를 띤 상태가 바로 이온화 상태다. 하지만 우주 나이가 37만 9천만 년쯤 되자 상황이 바뀌었다. 공간이 팽창하면서 더는 전자를 방해할 수 없을 정도로 광자의 에너지가 약해진 것이다.
그 순간 전자들이 양성자에 달라붙기 시작했다. 불균형이 해소되고 중성이 됐다. 광자들은 시공간을 마음껏 날아 다녔다. 지금도 날아 다니고 있다. 그때의 흔적을 간직한 채로. 1960년대에 벨 연구소의 천문학자들이 검출한 우주 마이크로파 배경복사가 바로 이때 만들어진 광자의 흔적이다.(227 페이지) 그 후 우주는 우주론자들이 암흑의 시대라고 부르는 시기로 접어들었다.
사실 광자는 넘쳐났지만 비출 것이 없었다. 그래서 계속 어두울 수밖에 없었다. 빅뱅 후 1억 년에서 2억 년 정도가 지나서야 중성 수소가 뭉쳐 최초의 별과 은하를 만들기 시작했다. 이 과정에서 새로 태어난 별들의 강렬한 빛이 주변 수소를 다시 이온화시켰다. 중성이었던 수소가 다시 전하를 띠게 된 것이다. 그렇게 제임스 웹 우주망원경의 네 번째이자 마지막 목표의 공식 명칭이 다음과 같이 정해졌다. "암흑 시대의 종말 그리고 최초의 빛과 재이온화."
빅뱅 후 겨우 4억 4000만 년 뒤 은하에서 질소가 발견되었다. 이것은 누구도 예상하지 못한 일이었다.(229 페이지) 우리가 볼 수 있는 물질, 보이지 않는 암흑 물질, 그리고 새로 발견된 암흑 에너지까지 모두 더하자 마침내 우주의 총질량 에너지 밀도가 붕괴를 막는 데 필요한 임계 밀도와 정확히 같아졌다.(235 페이지) 이렇게 아인슈타인의 람다는 화려하게 부활했고 그 귀환과 함께 우주론의 표준 모형은 마침내 완성되었다. 하지만 동시에 이 표준 모형은 의문투성이였다. 암흑 물질이란 무엇인가? 암흑에너지는 또 무엇인가?
우주 마이크로파 배경이란 우주 나이가 고작 37.9만 살이었을 때 온 하늘에 남겨진 태초의 빛 즉 고대 유물과 같은 복사선이다. 저자는 제임스 웹 우주망원경이라는 전례 없는 망원경과 함께 탐험하는 시대야말로 일생 일대의 행운이라 말한다. 2027년 5월 낸시 그레이스 로만(Nancy Grace Roman) 우주 망원경이 발사를 앞두고 있고, 2040년대 초 거주 가능 행성 관측선(habitable worlds observatory)이 발사를 앞두고 있다. 내년에 어떤 선물이 주어질지, 2040년대 초에는 어떤 놀라운 결과물이 우리에게 알려질지? 꾸준히 공부하며 건강에도 주의해야 하리라.]]>https://image.aladin.co.kr/product/38391/29/cover150/k302135668_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=383912952벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17189603Wed, 01 Apr 2026 00:25:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17189603한탄강 세계지질공원으로 떠나는 여행 - 유네스코가 인증한 한탄강 지질명소 톺아보기
권홍진 외 지음 / 동아시아 / 2021년 06월


2020년 7월 우리나라에서 처음으로 강을 중심으로 형성된 화산 지형인 한탄강 일대가 유네스코 세계지질공원으로 공식 인증받았다. 약 50만 년 전 화산 활동으로 형성된 주상절리와 현무암 절벽 등 독특한 지질학적 가치를 국제적으로 인정받은 결과다. 영역은 철원, 포천, 연천 등 세 지자체에 걸쳐 있는 한탄강 일대다. 강 주변에서 형성된 화산 지형은 전 세계적으로 드문 편이다. 일반적으로 독특한 형태로 분류되는 ‘용암과 강물이 만나 급격히 식어 만들어진 지형’은 독특한 경관을 제공하지만 자연적인 침식 작용과 인위적인 요인으로 인해 훼손되기 쉬워 보존이 어렵다고 알려져 있다. 
한탄강은 용암으로 물줄기가 바뀐 강이다. 물줄기가 바뀌는 것을 유로변경이라 한다. 오늘날의 지구 표면은 해양 지각이 전체의 약 3분의 2를 차지한다. 해양 지각은 중생대 이후 분출한 용암이 식어 만들어진 현무암으로 구성 되어 있다. 대륙 위에도 중생대 이후에 분출한 현무암질 용암이 여러 곳에 넓게 분포하고 있다. 따라서 지구 표면에서 가장 넓은 면적을 차지하는 암석은 중생대 이후에 생겨난 현무암이다. 한탄강 유역에는 신생대 제 4기에 북한 강원도의 평강 부근 화산을 통해 맨틀에서 나온 마그마가 식은 현무암이 넓게 분포한다. 한탄강 유역의 현무암은 지구 내부의 깊은 곳인 맨틀의 물질이다. 일본 열도 아래로 태평양판이 밀려 들어감에 따라 일본 열도 아래에서 마그마가 생성되어 일본에서 많은 화산활동과 지진이 일어나고 있다. 
백두산을 만든 용암이나 한탄강 대지(臺地)를 만든 용암은 맨틀 깊은 곳에 남아 있는 태평양판 조각이 부분적으로 녹아 위로 올라와 지구 내부 약 100km 깊이에 큰 마그마 방을 만든 후 지표로 분출하는 것으로 설명할 수 있다. 일본 열도에서 화산활동이 많은 것은 태평양판이 열도 아래로 섭입할 때 이 해양판에서 공급된 물이 섭입대 위에서 마그마를 만드는 데 작용했기 때문이다. 물은 암석의 녹는점을 낮춘다. 
한탄강 용암을 분출한 활동은 현무암질 용암이 지각 틈 사이로 나오는 열하분출로 시작하여 후반부에는 중심분출 양식으로 바뀐 특징을 보인다.(36 페이지) 지하 깊은 곳에서 상승한 마그마가 지각의 약한 틈(열극)을 따라 올라오면 긴 선을 따라 분출하는 '열하분출'이 발생하다가 시간이 지남에 따라 지속적으로 마그마가 공급되면 틈 전체에서 고르게 나오기보다는 마그마 공급이 더 원활하고 구조적으로 약한 특정 지점으로 마그마 흐름이 집중되고 이에 따라 마그마 흐름은 주변 지반을 녹이거나 틈을 넓혀 파이프 형태의 '관상 통로'를 형성하여 중심분출로 바뀐다.
680 고지를 만든 용암은 분출형 화산 활동을 보이다가 중심분출로 바뀌어 순상화산을 만들었지만 점성이 높지 않아 높은 화산체를 만들지는 못했다. 한탄강 용암은 현무암질이며 온도가 1000℃ 이상으로 점성이 매우 낮아 유동성이 컸다. 한탄강 용암은 현무암에서 볼 수 있는 감람석, 휘석, 사장석 등의 반정(斑晶)이 거의 없는 것이 특징이다. 이는 용암이 빠르게 식었기 때문에 생긴 현상이다.(용암의 두께가 매우 두꺼우면 표면은 빨리 식지만 내부 용암은 단열 효과로 인해 천천히 식는다.) 반정 광물은 점성을 높게 해 용암의 흐름을 방해한다. 한탄강 유역은 평균 0.15° 정도의 기울기로 경사져 용암이 잘 흘렀다.
두꺼운 용암층이 지표에 흐를 때 열이 전도되면서 식는 까닭에 공기와 접하는 표면과 내부는 각각 식는 속도가 다르다. 그래서 용암층에서 등온선이 그리는 폭은 표면에서 내부로 가면서 매우 달라진다. 용암이 식을 때 부피가 줄어드는 정도는 온도에 따라 다르다. 하나의 용암층 내에서는 각 수축점을 중심으로 부피가 줄어들며 대체로 수직 방향으로 틈이 생긴다. 용암층 전체가 완전히 식은 후에 용암층은 기둥 모양으로 분리되는데 이를 주상절리라 한다.(49 페이지) 기반암 위를 덮은 용암층의 두께는 기반암의 지형에 따라 달랐다. 기반암의 높이가 낮은 곳을 덮은 용암층은 두께가 상대적으로 두꺼웠을 것이다. 즉 한탄강 유역에서 수십 미터의 두꺼운 현무암 절벽을 보이는 곳은 기반암의 원래 지형이 상대적으로 낮은 곳이었다.(59 페이지) 
기반암의 지형에 따라 다양한 두께로 덮고 있는 현무암층 위에는 새로운 하천이 흐르기 시작했다. 현무암층의 절리를 따라 침식작용이 활발하게 일어나면서 한탄강은 더 넓어지고 깊어졌다. 새로 태어난 한탄강의 물줄기는 흐르는 지면의 지질에 따라 크게 두 곳으로 나뉜다. 하나는 용암대지 위를 흐르는 곳이다. 다른 하나는 현무암층과 기반암이 만나는 지질 경계를 따라 흐르는 곳이다.(60 페이지) 이때 넓은 용암대지 위를 흐르는 물줄기가 있는 곳에서는 현무암층이 절리를 따라 큰 덩어리로 떨어져 나가면서 수직 절벽의 계곡이 형성된다. 현무암층과 기반암이 접하는 곳에서는 지하수가 현무암층의 절리를 따라 더 잘 스며들어 현무암층이 먼저 떨어져 나가면서 다른 형태의 계곡을 만들게 된다.
기반암의 원래 지형으로 인하여 현무암층이 두껍게 형성되었던 곳과 그렇지 않고 얇게 형성되어 있던 곳에는 서로 다른 계곡 지형이 만들어진다. 한탄강의 계곡 지형을 바라볼 때 현무암층이 두꺼웠던 지역에서는 양쪽 벽이 수직인 현무암 절벽이 형성된다. 기반암의 지형이 높아 용암이 얇게 덮인 곳에서는 기반암이 하상에 노출되어 한쪽 벽만 수직인 현무암 절벽을 이루거나 계곡 전체가 기반암으로 이루어진 지형을 만든다. 
주상절리가 발달한 한탄강 계곡에서는 하식동굴을 쉽게 찾을 수 있다. 이들 대부분은 수직으로 된 현무암 절벽이 강물과 접하는 곳에 발달해 있다. 이러한 하식 동굴은 강물의 침식작용으로 형성된 것이며 특히 물줄기의 흐름 방향이 심하게 바뀌는 곳에서 잘 만들어진다. 폭포에서 만들어지는 포트홀을 폭호(瀑湖)라 한다. 
임진강 유역은 중국 대륙의 남중 지괴와 한중 지괴가 충돌한 다비 - 칠링 - 수루 충돌대가 지나는 곳으로 한반도 북부와 남부 사이의 두 판이 충돌한 증거가 되는 지층이 분포하는 소위 임진강 충돌대가 있는 곳이다. 임진강 유역 연천층군의 하부층인 미산층은 이곳이 대륙 충돌대였음을 지시하는 특징을 보이는 지층이다. 연천층군은 고생대 중기 ~ 후기 데본기 지층으로 각섬암이 관입하기도 했다. 미산층(대리암 협재), 대광리층 등 임진강 및 한탄강 유역에 넓게 분포한다. 그 중 미산층은 고생대 데본기에 임진강 충돌대 사이의 분지에 형성되었던 퇴적암이, 한반도 북부와 남부의 두 판이 충돌하면서 생긴 변성 작용에 의하여 만들어진 변성암이다. 
따라서 미산층은 퇴적 기원의 변성암이다. 미산층은 연천군 신서면 와초리, 미산면 동이리, 군남면 황지리, 연천읍 통현리, 연천읍 고문리, 청산면 장탄리, 청산면 궁평리, 청산면 백의리, 포천시 창수면 신흥리, 운산리, 관인면 중리 등에 넓게 분포하고 퇴적 시기도 적어도 약 3억 9천만 년 전 이후인 것으로 밝혀지고 있다. 미산층은 암상에 따라 크게 석회암질 규산염암, 석회질 사암 및 변성이질암으로 분류된다. 이들의 지층대 내에는 각섬암, 대리암, 규암, 천매암, 흑운모 편암 등이 협재하며 각 층의 두께와 반복되는 빈도는 일정하지 않다. 미산층에 변성암인 각섬암과 변성광물인 석류석이 분포하는 것은 한탄강 유역이 두 판이 충돌할 때 생긴 큰 압력을 받았던 지역임을 암시하는 매우 중요한 지질학적 증거가 된다. 
지구 내부는 깊은 곳으로 들어갈수록 온도와 압력이 증가하며 지하 10km 정도에서는 온도가 약 300°C 이며 3000에서 4000기압이 된다. 그런데 미산층이 분포하는 각섬암과 석류석은 훨씬 더 높은 온도와 압력이 작용하는 환경에서 만들어질 수 있다. 즉 각섬암과 석류석의 존재는 미산층이 매우 높은 온도와 압력이 작용하는 환경에서 만들어진 지층임을 알려준다. 연천층군을 이루는 미산층은 남과 북이 충돌한 증거가 되는 지층임이 밝혀졌다.(73 페이지) 
한탄강과 임진강은 도감포에서 만나 서남쪽으로 흘러 한강과 합류하여 서해로 흘러간다.(125 페이지) 아우라지 베개용암은 천연기념물 542호다. 아우라지는 한탄강과 영평천이 만나는 곳이다. 이곳에는 15미터 정도 두께의 현무암 절벽이 있다. 하부에 고생대 미산층이 있고 그 위를 두꺼운 현무암층이 부정합으로 덮고 있다. 베개용암은 아우라지에서 한탄강 상류 방향으로 약 100미터 정도 연장되며 영평천에도 노두가 있다. 두꺼운 현무암층과 기반암인 미산층이 접하는 부위에는 얇은 클링커층과 약 2~3미터 정도의 베개용암이 있다. 
베개용암이 끝나면서 절벽의 중앙 부위에는 가는 수직기둥형 주상절리가 보이는 엔터블러쳐이고 상부는 콜로네이드 층이다. 가장 위에는 기공이 많은 현무암층이 있다. 아우라지 베개용암은 지름이 약 30~100미터이며 방사상의 균열을 보인다. 표면은 용암이 급랭할 때 만들어지는 두께 수 센티미터의 유리질 껍질로 둘러싸여 있다.(127 페이지) 이런 검은 유리질을 사이드로멜레인(Sideromelane)이라 한다. 이곳 현무암 절벽에서 베개용암이 분포하는 위치는 이 용암이 한탄강을 메우며 흐르던 당시의 한탄강 수위를 짐작하게 한다. 베개용암의 표면이 붉은 색인 것은 용암을 이루는 철 성분이 물과 만나 산화되었기 때문이다.
베개용암 내부는 절리가 방사상으로 발달해서 사람의 어금니 같은 모양을 하고 있다. 용암층 높이가 한탄강 수위를 넘게 되자 베개용암의 생성은 멈췄다. 지장산 주변에는 동막골 응회암, 지장봉 응회암 등 여러 종류의 화산암과 신서 각력암이 분포한다. 첫 번째 화산 폭발에 의해 동막골 응회암이 화구 주변에 넓게 쌓였다. 그 후 동막골 응회암이 화구로 무너져 내리며 굳어 신서각력암이 만들어졌다. 칼데라호가 만들어졌다. 칼데라호 주변의 응회암 일부분이 무너져 칼데라호에 쌓이게 되었다. 이렇게 만들어진 암석이 신서각력암이다. 다시 화산폭발이 일어나 마지막으로 지장봉 응회암이 만들어졌다.(135 페이지) 
지장산은 약 8000만년 전 중생대 백악기에 연천-철원 분지 내에서 활동한 화산 때문에 만들어졌다. 지하 깊은 곳 마그마에서 광물이 결정(結晶)화할 때 유색광물은 감람석(고온)-휘석-각섬석-흑운모(저온) 순으로, 무색광물은 사장석(고온)-정장석-백운모-석영(저온) 순서를 보인다.(149 페이지) 대체로 고온에서 만들어진 광물은 저온에서 만들어진 광물에 비해 상대적으로 풍화에 약한 경향이 있다. 화강암은 조암 광물 중 장석이 60% 이상으로 가장 많고 그 다음은 석영이다. 화강암이 풍화된 토양을 보면 석영(굵은 모래)이 남아 있는 것을 볼 수 있다. 그것은 화강암을 이루는 광물 중 흑운모나 장석류가 석영보다 풍화에 약하기 때문이다. 
이같이 석영은 조암 광물 중에서 풍화에 가장 강하다. 반면 장석류는 자연 상태에서 탄산수 등에 녹으면서 화학적 풍화가 잘 일어난다. 그 결과 도자기의 원료인 순백색의 고령토가 만들어진다. 고령토는 물 분자와 화합하는 수화 작용을 거쳐 알루미늄의 원료 광석인 보크 사이트로 바뀐다. 고온에서 형성된 광물(예: 감람석, 휘석)이 저온에서 형성된 광물(예: 석영, 백운모)보다 풍화에 더 취약한 이유는 이들이 지표 환경과 구조적, 화학적으로 가장 멀리 떨어져 있기 때문이다. 이렇게 암석은 풍화 과정을 거치면서 토양으로 변하고 이 과정에서 여러 가지 원료 물질로 쓰이는 새로운 광물도 만들어진다. 암석이 풍화되어 토양으로 변하는 과정에서 알루미늄은 칼륨, 나트륨, 칼슘 등과 같은 원소에 비해 광물에서 잘 빠져나가지 않는다. 따라서 오래된 토양에는 알루미늄 성분이 상대적으로 많아지고 이러한 토양으로 구성된 퇴적암이 지각변동을 받아 지하 깊은 곳으로 내려가 녹아서 마그마가 된다면 그 마그마는 알루미늄 성분을 많이 포함하게 된다. 
화강암을 만든 마그마는 기원에 따라 크게 두 가지로 구분된다. 하나는 맨틀에서 만들어진 현무암질 마그마가 정출, 분화하면서 최종 단계에서 화강암질 마그마가 생성되는 것이다. 이런 과정으로 만들어진 화강암을 I(Igneous)형 화강암이라고 부른다. 다른 하나는 퇴적암이 지각변동을 받아 지각 내로 깊게 들어가 변성암이 되고 끝내는 지각 내에서 화강암질 마그마가 되는 경우다. 이런 과정으로 만들어진 화강암을 S(Sedimentary)형 화강암이라 부른다. 
한편 현무암은 석영 입자가 거의 없기 때문에 풍화되면 주로 진흙을 이루고 비가 오면 물이 토양 내에 스며들지 못하여 표층은 완전히 젖어 질퍽거린다. 반면 가문 날씨가 되면 지하수가 올라오지 못하므로 표층이 딱딱하게 굳는다. 따라서 농업에 불리한 지형이어서 오랫동안 많은 이용이 이루어지지 않았다.([추가령 구조곡의 지형] 7 페이지) 찰흙(점토)이 물을 만나면 진흙이 된다. 
재인 폭포가 위치한 계곡이 한탄강 본류와 만나는 부근에는 바닥에 고생대의 변성암이 노출되어 있고 응회암, 화강 반암 등의 전석(轉石)이 쌓여 있다. 전석이란 암반(巖盤)에서 떨어져 물 등의 작용에 따라 원위치에서 밀려 나간 돌을 말한다. 멀리 떨어져 나갈수록 마모에 의하여 모가 없이 둥그런 상태가 된다. 이러한 암석 덩어리는 폭포 주변을 이루는 중생대 지층의 암석이 떨어져 나온 것이다. 이들 중 중생대 백악기 화산에서 분출한 동막골 응회암도 있다.(207, 208 페이지) 좌상 바위 주변에는 고생대 미산층, 중생대 궁평층 및 신생대 현무암 등 여러 시대의 지층이 접해서 분포하고 있다. 좌상 바위는 중생대 백악기에 연천 - 철원 분지에 있던 화산의 흔적이다. 
한탄강 옆에 60m 높이로 우뚝 솟아 있는 좌상바위는 당시 화산의 분화구였으며 이곳을 찾는데 좋은 길잡이가 되기도 한다. 이 화산에서 분출한 현무암질 용암이 한탄강 하상에 분포하며 이 현무암의 표면에서는 기공이 방해석으로 채워진 행인상 구조를 볼 수 있다. 좌상바위 표면에는 세로 방향의 검은색 띠가 보인다. 이는 빗물에 녹은 물질이 침전한 흔적이다. 좌상바위 주변에 한탄강 하상에서는 고생대 미산층, 중생대 화산암 및 신생대 제4기 현무암, 하안 단구 등 여러 지질 시대의 지층과 암석을 한탄강 계곡의 한쪽 벽에서 관찰할 수 있다. 좌상바위는 여러 화산의 분화구 중 하나로 분출물로 메워진 암경(巖頸)으로 추정된다. 암경이란 화산 활동이 멈춘 후 화도 내의 마그마가 식어 굳은 다음 오랜 기간 차별 침식을 받아 주변 암석은 깎여나가고 단단한 중심부만 남은 것을 말한다. 
왕림교 부근과 풍천관광농원 앞쪽에 있는 두꺼운 절벽은 하부부터 고생대 미산층, 미고결 퇴적층인 백의리층, 그 위를 부정합으로 덮은 한탄강 현무암층이 지질 단면까지 관찰할 수 있는 중요한 장소다. 미산층은 한탄강 유역이 임진강 유역과 함께 남과 북의 두 지괴가 충돌한 지대임을 뒷받침하는 주요한 지층이다. 이 지층의 표면에는 규질 성분이 많은 곳이 석회질이 있는 부분보다 풍화에 강해서 돌출된 것을 볼 수 있다. 규질 성분은 석회질이나 점토질 성분에 비해 물리적으로 단단하다. 그렇기 때문에 석회질 또는 점토질 성분은 외부 힘을 받게 되면 심하게 휜 습곡 구조를 보이나 규질 성분이 많은 부분은 휘지 않고 끊어지면서 마치 작은 소시지 모양의 부딘 구조가 만들어진다.
은대리 고생대 미산층에는 고압변성 광물인 석류석이 들어 있다. 이것은 이곳 한탄강 유역에서 임진강 충돌대를 형성했던 당시 두 개의 판 즉 한반도의 남부와 북부판이 충돌하면서 큰 압력이 작용했음을 알려주는 증거이기도 하다. 한탄강 현무암층을 덮고 있는 두꺼운 충적층은 빙하기와 간빙기가 반복되는 동안 주변의 하천이 범람하면서 운반된 모래, 자갈, 진흙 등이 쌓인 것이다. 이 충적층에서 전곡리인의 생활상을 보여주는 여러 종류의 유물과 유적이 발달되어 이 층을 전국민 문화층 또는 전곡리 유적토층이라 부른다. 전곡리 문화층이 분포하는 지역은 한탄강 용암이 만든 대지와 강 양편으로 거의 수직에 가까운 현무암 절벽을 이루는 곳이다. 이곳은 한탄강이 현무암 절벽을 휘돌면서 흐르고 있다. 
한탄강 현무암 절벽 지형은 한탄강 유수에 의한 퇴적 및 침식 작용으로 형성되었는데 한탄강은 마치 성벽을 둘러싸고 있는 해자와 같은 역할을 하고 있다. 이러한 지형적인 특징은 임진강 한탄강 유역의 구석기 유적을 형성하고 보존하는 데 중요한 역할을 해왔다. 전곡리 토층의 하부층은 하천에 퇴적된 세립질 모래층과 실트 퇴적물이다. 상부층은 바람에 의해 퇴적된 점토 입자로 이루어진 풍성 퇴적층이다. 특히 이 토양층에서는 토양쐐기라고 불리는 토양 균열면의 구조 및 배열 등을 볼 수 있다. 이러한 구조는 주로 빙하기 동안에 만들어진 것으로 플라이스토세의 후반에 계속해서 쌓인 토층 단면에서 볼 수 있다. 이는 신생대 제 4기 동아시아 지역의 기후 변동을 이해하는 데 도움을 주고 있다. 
전곡리인들은 어떤 돌로 주먹도끼를 만들었을까? 전곡리 선사유적지를 감고 도는 한탄강 바닥에는 여러 종류의 자갈이 수도 없이 널려 있다. 이 자갈들은 암석의 종류에 따라 그 굳기나 쪼개짐, 깨짐 등의 형태나 강도가 다르다. 이 암석 중에서 전곡리인들이 도구로 이용한 암석은 주로 규암 자갈이다. 규암은 퇴적암인 사암(주로 석영 성분의 모래자갈)이 지각 깊은 곳에서 오랜 세월 열과 압력을 받으면서 변성되어 만들어진 암석으로 매우 단단하다. 이 암석은 물리적인 힘을 가하여 타격하면 날카로운 면으로 깨진다. 전곡리인들은 이러한 암석의 특성을 잘 찾아 물건을 찌르거나 자르는 데 필요한 도구를 만들었다. 임진강과 한탄강 주변에는 규암이 넓게 분포하는데 이곳에 규암이 풍화 침식 운반되어 한탄강으로 유입된 것이다.
차탄천은 지질학적으로 매우 흥미롭다. 이는 한탄강 용암이 전곡리 은대리 왕림교 부근에서 북쪽으로 약 5km 정도 떨어진 연천읍 차탄리에도 분포하기 때문이다. 한탄강 용암은 차탄천을 따라 북쪽으로 연천읍 차탄리까지 역류했다. 3회 정도 분출한 한탄강 용암 중에서 이곳 상부층에 분포하는 가장 젊은 용암을 가리켜 차탄리 현무암이라고 한다. 
동이리 임진강 주상절리 지점은 선곡리로 역류한 용암의 일부로서 그 길이가 1km 정도 된다.병풍처럼 펼쳐진 현무암 절벽에는 여러 형태의 절리가 발달해 있어 주상절리의 전시장이라 할 수 있다. 특히 가을에는 검은색 현무암 절벽과 빨갛게 단풍든 담쟁이 덩굴이 이르는 아름다운 풍광에 감탄사가 절로 나온다. 그래서 이곳을 임진 적벽이라 부르기도 한다. 또한 [세종실록지리지]에는 송도팔경 중 장단석벽이라 기록되어 있다. 
연천읍내에서 동북쪽으로 아미천을 따라 올라가면 바로 동막골이다. 이곳은 조선초부터 요업(窯業)이 번창했던 곳이다. 도기(독)를 만드는 곳이라는 의미로 도막 또는 독막 등으로 불려오다 동막으로 굳어졌다는 이야기가 있다. 왜 이곳에서 도기(옹기)를 만들었을까? 연천 지역의 충적층에는 황토가 널리 분포하여 질그릇의 재료인 점토질 흙을 구하기 쉽다. 한편 지장산 자락에 있는 동막골은 땔감과 물이 풍부해 옹기나 벽돌을 만들고 구워내는 장소로 최적의 조건을 갖춘 곳이다. 지금도 전곡리, 궁평리, 장탄리 일대에서는 구운 벽돌을 생산하고 있다. 
동막골 하천 주위에서는 밝은색의 화산재와 눈썹처럼 휘어진 줄무늬가 발달한 응회암이 분포한다. 응회암의 줄무늬는 마치 용암이 흐르면서 만들어진 것처럼 보인다. 그러나 이런 구조는 뜨거운 화산재와 화산력이 섞여 두껍게 쌓일 때 위에서 누르는 압력과 높은 열로 인해 화산력이 납작하게 눌리면서 길쭉하게 늘어나 만들어진 것이다. 이런 구조를 피아메라 하며 이런 줄무늬를 보이는 응회암을 용결 응회암이라 한다. 폭발형 화산에서 분출하는 화산재가 화산체의 경사를 따라 흐르다가 굳으면 회류 응회암이 된다. 화산재가 하늘로 올라간 후 떨어져 쌓이면 강하 응회암이 된다. 
이곳 동막골 응회암층 노두에서는 강화 응회암과 회류 응회암을 모두 볼 수 있다. 이러한 사실은 이곳에서 화산 폭발이 여러 번 반복해서 있었음을 말해준다. 주상절리는 한탄강 유역에 넓게 분포하는 현무암에서 흔히 볼 수 있는 지질 구조다. 그런데 동막골 유원지 하천 주변에 응회암은 중생대 지층이며 산성암류로 분류된 암석이다. 그러나 이곳 응회암에서도 수직으로 발달한 주상절리를 관찰할 수 있다. 수 백도 이상의 높은 온도인 화산재가 두껍게 쌓여 식을 때 마치 현무암질 용암층에서처럼 그 부피가 줄어들면서 응회암의 주상절리가 만들어진 것이다.
일반적으로 폭포는 물줄기도 많지 않고 폭이 좁다. 그런데 직탕폭포는 넓은 용암 대지 위에 발달한 것으로 물이 80m가 넘는 강폭을 가득 메운 채로 마치 넓은 물 커튼을 친 듯 일직선으로 떨어지고 있다. 이런 광경은 세계적으로 드물다. 이러한 폭포가 형성될 수 있는 지질조건은 용암 대지에 강이 흐를 때 뿐이다. 그래서 직탕폭포는 자랑할 만한 가치가 있는 명소다. 한탄강 용암이 넓은 철원 용암대지를 만들 수 있었던 것은 한탄강 용암의 물성 때문이다. 즉 용암의 점성이 낮아 유동성이 크기 때문에 용암이 넓게 그리고 멀리까지 흐르면서 평평한 대지를 만들 수 있었다. 그리고 그곳에 한탄강이 흐르면서 현무암의 절리를 따라 침식작용이 활발하게 일어나 직탕폭포와 같은 수직 폭포가 만들어졌다.
고석정 주위에서 한탄강은 화강암과 현무암이 접하는 지질 경계를 따라 흐르며 물줄기가 심하게 곡류한다. 이곳의 한탄강 계곡에서는 강 양쪽 벽이 모두 현무암이고 바닥도 현무암인 곳, 하천 바닥은 화강암이고 계곡 양쪽 벽이 현무암인 곳, 강의 한쪽 벽만 현무암이고 바작과 다른 벽은 화강암인 곳, 강의 양쪽 벽과 바닥이 모두 화강암인 곳 등 네 가지 유형의 계곡 단면을 볼 수 있다. 고석정 유원지가 있는 계곡에서는 한쪽 벽은 현무암이 화강암을 덮고 있고 건너편 계곡 벽은 화강암만 분포한다. 고석정 아래 하상에서는 이 현무암에서 떨어져 나온 전석들을 볼 수 있다. 
삼부연 폭포는 중생대 화강암으로 이루어진 명성산 중턱에 있으며 계곡물의 침식 작용으로 만들어진 폭포다. 높이는 약 20m이고 계곡물은 가마솥 모양의 세 개의 돌개구멍을 지나 아래로 떨어진다. 폭포의 벽에는 폭포수가 오랜 시간 암석 벽을 깎아낸 흔적들이 남아 있다. 병풍처럼 둘러싸고 있는 암벽에는 마치 조각가가 예리한 칼로 깎아낸 것 같이 매끈한 면, 움푹 파인 면이 여러 군데 보인다. 또한 폭포 아래 암벽에서는 오랜 시간 물이 휘돌면서 웅덩이의 모양이 변화한 흔적도 찾을 수 있다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/27428/99/cover150/8962623773_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=274289928벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17184463Mon, 30 Mar 2026 19:58:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17184463세상을 이해하기 위한 최소한의 화학 - 100개의 물질로 읽는 생명과 우주, 인류의 미래
김성수 지음 / 지상의책(갈매나무) / 2026년 01월

김성수의 [세상을 이해하기 위한 최소한의 화학]은 '100개의 물질로 읽는 생명과 우주, 인류의 미래'라는 부제를 가진 책이다. 이 책에는 두 사람의 인상적인 말이 인용되어 있다. 하나는 영국의 화학자 피터 앳킨스(Peter Atkins)가 한 "화학은 별에서 시작된다"란 말이다. 다른 하나는 미국 시인 랠프 왈도 에머슨(Ralph Waldo Emerson)이 한 "지질학이라는 것은 화학에 시간이라는 요소를 더한 것일 뿐이다." 라는 말이다. 이 책을 통해 피터 앳킨스와 랠프 왈도 에머슨이 말한 삼자(별, 별에서 시작된 화학, 화학에 시간이라는 요소가 더해진 지질학) 간 관계를 깊이 헤아릴 수 있다. 
저자가 말했듯 다른 물질과 아무런 소통과 연결 없이 홀로 존재하는 물질은 없다. 이 책은 그런 점을 음미할 수 있는 의미 있는 책이다. 관심을 갖게 되는 물질은 철 ,석영, 백운모, 현무암, 황동석, 자철석, 석회암, 물, 리그닌, 엽록소, 탄산, 강철, 고령토, 시멘트, 석탄, 메테인, 폴리에틸렌, 우라늄 235, 이산화황, 오존, 규소, 리튬 등이다. 빅뱅 때 생성된 쿼크와 이들을 강력하게 묶어준 글루온이 서로 뭉치면서 원자를 구성하는 주요 입자 중 하나인 양성자를 형성하였다. 전자는 이미 빅뱅 이후 세상에 태어나 갓 태어난 우주 속을 활발히 떠돌고 있었다.
빅뱅으로 생성된 기본 입자들이 모이면서 화학물질을 구성하는 기본 단위인 원자가 만들어졌다. 초기 우주의 온도는 무지막지하게 뜨거웠기 때문에 양성자와 전자는 정신없이 개별 활동을 하기에 여념이 없었으나 대략 38만 년이 지난 이후 우주가 충분히 식고 나자 더 이상 홀로 돌아다닐 수 없을 만큼 불안정해진 양성자의 양전하와 전자의 음전하 사이에 정전기적 인력이 적용하면서 양성자 하나와 전자 하나가 함께 어우러지게 되었다. 이러한 재결합 반응의 결과 전기적 중성의 원자가 만들어졌으니 곧 수소 원자의 탄생이었다. 
빅뱅 이후 우주에 흩뿌려진 중수소들도 가만히 있을 수 없었다. 아직 우주가 차갑게 식기 전이었으니 중수소는 더 안정해지기 위해 강한 핵력을 통해서 또 다른 양성자 혹은 중성자를 더부살이 회원으로 받아들일 준비가 되어 있는 상태였다. 중수소 핵이 고른 동반자는 양성자였다. 이로써 양성자 두 개를 가진 원자핵이 우주 최초로 만들어졌다. 두 개의 가벼운 원자핵이 반응하여 더 무거운 원자핵 하나가 만들어지는 현상을 핵융합이라고 한다. 질량 수만 늘어났던 중수소 핵의 융합과는 달리 원자번호까지 늘어나는 핵융합이 빅뱅 직후에 일어난 것이다.
빅뱅이 일어난 지 20분 정도 후에 팽창하던 우주의 온도는 급격히 내려갔고 핵융합이 수월히 이루어지던 초고온 환경은 사라지고 말았다. 결국 헬륨보다 무거운 원자핵은 미량의 리튬과 베릴륨을 제외하면 별로 만들어지지도 못한 채 빅뱅을 통한 핵합성 무대는 대단원의 막을 내렸다. 물론 우리 몸은 주로 탄소로 구성되어 있고 지구 핵에는 철과 니켈이 존재하고 광산에서는 금과 은이 산출된다는 사실을 생각해보면 핵융합 이야기가 여기서 끝나지 않았을 것이라는 추측이 가능하다. 
우주에 충만하게 퍼져 있던 수소 기체와 헬륨 기체는 특정 지역에 두텁게 모여 구름을 형성했다.모종의 이유로 인해 구름의 중심에서 중력이 발생했고 이 힘 때문에 구름이 수축했다. 구름의 수축은 구름 중심의 온도를 서서히 끌어올렸고 중심부의 온도는 천천히 핵융합을 일으킬 수 있는 정도로 높아졌다. 중심부에서 핵융합을 안정적으로 진행할 수 있게 된 구름을 별 또는 항성이라고 한다. 빅뱅 당시 초고온의 우주 공간에서 무작위적으로 일어나던 핵융합은 이제 충분히 온도가 높아진 별 중심부에서 일어났다.
동위원소의 원자핵은 태생적으로 불안정할 수밖에 없었다. 그래서 이런 원자핵들은 불안정성을 해소하기 위해 에너지를 가진 입자를 방출함으로써 핵을 구성하는 양성자와 중성자 개수의 변화를 꾀했다. 이를 방사성 붕괴라고 부른다. 태양이 자신의 수소를 전부 헬륨으로 바꿔버리면 어떤 일이 벌어질까? 학자들은 약 50억 년 뒤 태양이 모든 수소를 소모하고 적색 거성으로 전환되어 지구를 위협할 정도로 크게 부풀 것이라고 예상한다. 이는 지구의 종말이다. 그런데 그 와중에 태양의 중심 핵은 스스로의 중력에 의해 붕괴하고 이 수축으로 인해 온도는 급상승하여 평소 수소를 핵융합 하던 시절인 1500만 도보다 훨씬 높은 온도인 1억도를 달성한다. 
이 조건에서는 수소가 아닌 헬륨이 핵융합한다. 학자들은 외부에 존재하던 중성자들이 고온고압의 환경 아래 핵으로 끌려 들어간 뒤 양성자로 전환되는 과정에 주목한다. 소위 중성자 포획이라고 불리는 과정이 진행된 덕분에 철보다 무거운 원소들이 만들어질 수 있었다. 국제천문연맹의 정의에 따르면 태양계를 도는 행성은 총 8개다. 이중 수성, 금성, 지구, 화성은 금속과 암석으로, 목성과 토성은 수소 기체와 헬륨으로, 천왕성과 해왕성은 물과 암모니아, 메테인이 얼어붙은 얼음으로 이루어져 있다. 
이렇게 구성물질에 차이가 생기는 가장 큰 원인은 태양과 행성 간 거리가 다르기 때문이다. 태양 가까이 있는 행성에서는 끓는점이 낮은 물질들이 행성의 중력을 극복하고 외부로 이탈한다. 그래서 수성부터 화성까지의 행성을 구성하는 주요 물질들은 그 정도 온도에서는 기화하지 않는 금속과 암석이다. 한편 밀도가 높은 금속은 중심부에 더 가까이 가라앉아 핵을 형성하고 금속보다 밀도가 낮은 암석은 핵 주변에서 맨틀을 형성한다. 이때 지구의 핵을 구성하는 주요 금속 원소는 철과 니켈이다. 우주에서 가장 많이 찾아볼 수 있는 안정적인 금속이 중심부를 선점한 탓이다. 
지구는 태양을 중심으로 돌고 있지만 자신도 중심축을 따라 자전한다. 모든 자전하는 물체에는 전향력이라는 일종의 관성이 작용한다. 이 힘에 따라 액체 상태의 철, 니켈은 지구 내부의 외핵에서 대류한다. 석영은 지각에서 가장 풍부한 광물이다. 미국의 화학자 라이너스 폴링은 공유 결합을 이룬 원소들이 전자를 자기 쪽으로 끌어당기는 정도를 전기 음성도라고 정의했다. 지구를 구성하는 주요 원소들 중 전기 음성도가 높은 것은 산소였다. 그래서 다른 지구 구성원소들은 산소와 결합하는 것을 피할 수 없었고 그 결과 다양한 산화물이 만들어졌다. 
이들은 핵으로부터 분리되어 맨틀과 지각을 구성하는 암석의 주요 구성물로 자리매김했다. 핵과 분리되었다는 사실을 달리 말하자면 암석을 구성하는 원소들은 철, 니켈과는 잘 어울리지 않는다는 것을 의미한다. 스위스 광물학자 빅토르 골트슈미트는 산소와 잘 화합하여 암석을 만드는 원소를 친석(親石) 원소라고 분류했다. 이들 중에서 지구의 가장자리인 지각에 많이 분포하는 원소를 질량 비율 순서로 나열하면 다음과 같다. 산소, 규소, 알루미늄, 철, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 등이다. 
이들이 만든 산화물 중에서 양도 제일 많고 밀도는 낮아 지각에서 가장 흔하게 볼 수 있는 물질은 단연 질량 비율이 가장 높은 원소와 두 번째로 높은 원소가 결합된 이산화규소다. 이산화규소로 조성된 결정 광물을 석영이라고 한다. 석영은 중심에 규소 원자를 두고 네 개의 정사면체 꼭지점 위에 위치해 산소 원자가 존재하는 결합이 주기적으로 반복되는 구조를 가지며 외부 충격을 잘 견딜 수 있는 단단한 광물에 속한다. 석영은 다양한 형태로 존재하는데 사막에서 한가득 퍼 담을 수 있는 모래, 부싯돌로 사용되는 차돌, 독특한 무늬로 유명한 마노, 투명한 수정 등이 모두 석영이 주성분이다. 
간혹 수정의 이선화규소 결정 구조에 철이온이 불순물로 포함되어 있으면 매력적인 보라색을 띠는 자수정이 된다. 광물은 아니지만 인류가 인위적으로 만들어낸 이산화규소 물질도 있으니 바로 유리다. 지각에서 발견되는 광물들의 90% 이상은 지각에 흔히 존재하는 산소 및 규소가 결합해 있는데 이런 광물들을 규산염광물이라고 한다. 지각에서 세 번째로 많이 찾아볼 수 있는 원소인 알루미늄이 포함된 규산염광물 중 사람들의 시선을 사로잡는 것은 다름 아닌 운모다. 
같은 규산염 광물임에도 불구하고 현무암의 색깔은 석영, 백운모에 비해 한참 어둡다. 이는 현무암을 이루는 조암 광물 중 어두운 색을 띠는 휘석과 감람석의 비율이 높기 때문이다. 이들 광물은 마그네슘과 철함량이 높은 고철질 광물이다. 규산염 광물은 규소-산소 사면체를 기본 구조로 한다. 현무암을 이루는 주요 광물인 사장석, 감람석, 휘석이 모두 실리콘 원자 하나를 네 개의 산소 원자가 사면체 형태로 둘러싼 구조를 갖기 때문이다. 
가장 대표적인 철광석은 자철석과 적철석이다. 석회암을 구성하는 탄산칼슘은 물과 이산화탄소와 함께 있으면 아래와 같은 화학반응을 일으킨다. 위 반응을 통해 만들어지는 탄산수소 칼슘은 물에 잘 녹는다. 그래서 석회암 지대는 오랜 시간이 지나면 공기 중의 물과 이산화탄소에 의해 빠르게 풍화되어 카르스트 지형이 된다. 우리나라 강원도 남부 및 충청북도 북부에 넓게 분포해 있다. 강이 석회암 지대를 뚫어 만든 석회동굴도 카르스트 지형에 포함된다. 영월의 고씨동굴, 단양의 고수동굴이 유명하다. 
양방향을 가리키는 화살표는 오른쪽으로 향하는 정 반응과 왼쪽으로 향하는 역반응이 모두 일어나는 것을 의미한다. 이를 화학 평형이라고 부른다. 밖에서 봤을 때는 전혀 반응이 일어나지 않는 것처럼 보이지만 실은 끊임없이 정반응과 역반응이 같은 속도로 진행되고 있는 것이다. 바다 생물들도 목숨을 다하면 해저에 쌓인다. 유기물이 아닌 탄산칼슘 껍질은 부패되지 않은 채 그대로 차곡차곡 쌓이고 오랜 시간 동안 쌓인 껍질은 높은 압력 아래 하나의 암석이 된다. 그렇게 해서 만들어진 퇴적암이 석회암이다.
셀룰로스는 식물 세포벽을 구성하는 주요 고분자이다. 리그닌은 식물을 지탱하는 단단한 고분자이다. 엽록소는 광합성의 필수 색소이다. 엽록소는 어떻게 해서 붉은 빛을 흡수하는 것일까? 그 비밀은 엽록소 분자의 전자 에너지 구조에 숨어 있다. 각 집마다 아파트 층수로 표현되는 높이 차이가 있는 것처럼 전자들이 자리잡는 분자 오비탈에는 에너지 높이 차이가 존재한다. 한편 우리가 전망대가 위치한 높은 빌딩 위로 올라가기 위해 입장료를 내고 엘리베이터를 타듯 전자가 A라는 오비탈에서 그보다 에너지 수준이 높은 B라는 오비탈로 이동하기 위해서는 A와 B 사이 간격만큼의 에너지를 지불해야만 한다. 세상에는 공짜가 없으니 그 에너지는 외부로부터 벌어와야 하는데 가시광선이 바로 좋은 지불 수단이 된다. 
전자가 외부의 가시광선을 흡수함으로써 더 높은 오비탈로 이사하는 비용을 마련하는 것이다. 그러니 우리 주변에서 스스로 빛나는 물질이 아닌 이상 색깔을 띠고 있는 모든 물질은 외부의 가시광선을 흡수한다. 검은색은 파장 영역대의 모든 가시광선을 흡수하고 흰색은 반대로 모든 영역대의 가시광선을 반사한다. 분자가 특정한 색깔의 빛만 흡수하면 그 색깔이 아닌 빛들은 반사되어 사람의 눈으로 들어오게 된다. 시신경을 통해 시각 정보를 전달받은 대뇌는 이 분자를 흡수한 색깔의 보색으로 인식한다. 식물은 가장 높은 광합성 효율을 확보하기 위해 그저 붉은 빛을 잘 흡수하는 분자를 나뭇잎에 도입했을 따름이지만 그 결과 인간에게는 나뭇잎이 붉은색의 보색의 녹색으로 보이는 것이다. 
마찬가지 이유로 노란색 분자는 남색을, 빨간색 분자는 초록색을 주로 흡수한다. 미술관에서 볼 수 있는 형형색색의 물감들이 사실은 정확하게 그 색깔의 보색을 흡수하기 때문에 그와 같은 아름다운 색깔을 내고 있었던 것이다. 엽록소가 지상에 도달하는 붉은 빛을 잘 흡수하기 때문에 광합성에 유리한 것은 사실이다. 하지만 식물이 광합성 효율을 더 끌어올리려면 다른 가시광선 영역의 빛도 흡수할 수 있는 보조 색소들도 함께 가지고 있는 편이 좋다. 바로 카로틴 계열의 분자들이 대표적인 보조 색소다. 
세로토닌은 도파민과 같은 신경전달물질이다. 도파민이 중독을 불러일으킬 것만 같은 강렬한 행복감과 연관되어 있다면 세로토닌은 그보다는 좀 부드러운 행복감 이를테면 소소한 일상이나 정서적 공감에서 비롯되는 긍정적인 감정과 연결되어 있다. 세로토닌 부족 역시 우울증과 관계가 깊다. 몸속 세로토닌의 대부분은 뇌가 아닌 소화기관에서 생성된다. 생성된 세로토닌은 소화기관의 운동을 촉진시켜 섭취한 음식물 덩어리가 위장을 통과하는 데 도움을 준다. 또한 소화효소와 위장액의 분비에도 관여하여 장에서 감지한 소화와 관련한 다양한 신호를 뇌까지 전달하는 역할도 한다. 이처럼 세로토닌이 장내 소화에 깊이 관여하다 보니 과민성 대장증후군과 같은 소화기관 질환을 치료하기 위해 세로토닌의 분비와 관련된 처방이 고려되곤 한다.
철의 녹는점은 구리나 주석의 녹는점보다 높다. 따라서 철을 제련하는 데에는 진보한 기술이 필요했다. 철은 지각을 구성하는 8대 원소 중 하나다. 철은 마그마가 식을 때 빨리 결정화되고 녹는점도 높다. 지구상의 철광석은 대부분 산화철 형태로 존재한다. 철광석으로부터 철을 얻어내려면 산소를 제거하는 환원 과정이 필수다. 고대로부터 지금까지 애용되는 환원제는 일산화탄소이다. 현대에는 코크스와 같은 탄소 소재를 뜨거운 바람을 통해 산화하여 얻을 수 있다. 
탄소는 고체 상태의 원소이고 이산화탄소가 물에 녹아 만들어진 탄산은 액체이다. 모래알은 계속 풍화되어 진흙이 되고 진흙은 더 잘게 부서져 점토가 된다. 점토에 대한 사전적 정의는 작은 알갱이로 이루어진 부드럽고 차진 흙이다. 지구과학적으로 점토는 직경이 대략 4 마이크로미터보다 작은 알루미늄 규산염 광물을 의미한다. 입자 크기가 작은 광물들은 물이 일정량 포함되면 끈끈해지면서 압력을 가한 대로 모양이 변하는 소성(塑性)을 갖는다. 그래서 끈끈할 점(粘)자를 써서 점토라 불렀고 사람들은 이런 성질을 이용해 점토 반죽을 다양한 형태로 빚어냈다.
화강암을 구성하는 장석이 분해되어 고령석이 만들어진다. 고령석은 순수 광물이고 고령토는 고령석을 주성분으로 하는 흙이다. 탄산칼슘이 주성분인 석회암을 가열하면 이산화탄소가 빠져나가면서 산화칼슘으로 구성된 생석회가 만들어진다. 생석회를 물에 개면 수산화 칼슘이 주성분인 소석회(消石灰)가 만들어진다. 소석회는 공기 중의 이산화탄소와 결합한 뒤 건조되면 석회가 된다. 소석회가 완전히 굳기 전에 그 위에 그림을 그리는 것을 프레스코화라고 한다.
기원전 800년경 페니키아 사람들이 생석회와 화산재를 섞은 뒤 물에 개어 굳히면 굉장히 단단해지는 것을 알게 되었다. 이것이 바로 물에 의해 경화(硬化)되는 규산칼슘 화합물 즉 수경성(水硬性) 시멘트의 발견이었다. 로마 사람들은 시멘트에 잘 부순 돌조각을 적절히 섞으면 더 뛰어난 건축재료가 되는 것을 알게 되었고 이를 적극적으로 활용하여 거대한 건축물들을 세웠는데 이것이 바로 콘크리트의 시작이었다. 현재 전 세계적으로 널리 사용되는 포틀랜드 시멘트는 대개 생석회에 이산화규소, 산화알루미늄, 산화철 등을 잘게 분쇄한 뒤 고온에서 구워 만든다. 시멘트 1톤을 생산하는 데 0.8~1톤의 이산화탄소가 발생한다. 이는 전세계 이산화탄소 배출량의 7-8%를 차지한다.
지금으로부터 3억 5000만년 전부터 2억 8000만년 전까지 지구에는 거대한 양치식물 숲이 있었다. 무성하게 자란 식물들이 광합성을 하면서 막대한 양의 산소를 내뿜은 결과 대기 중 산소 비율은 30%를 넘겼다.(현재 대기 중 산소 비율은 21% 수준이다.) 활발한 광합성 결과 이산화탄소가 대량으로 감소해 온실효과가 사라져 짧고 강력한 빙하기가 도래해 양치식물들이 일거에 모두 쓰러졌다. 식물들의 사체 위로 지층이 쌓였고 지층이 가한 거대한 압력과 열이 양치 식물들을 암석으로 바꿔 놓았다. 
시간이 지나면서 식물을 구성하는 원소 중 산소와 수소가 지속적으로 빠져나가 탄소의 함량이 높아졌는데 이 과정을 탄화(carbonization)라 한다. 그 결과 만들어진 검은색의 물질을 석탄이라 부른다. 석탄은 탄화된 정도가 높아질수록 물질 내 탄소 비율이 높아지는데 그 비율이 90% 이상이면 연기를 많이 내지 않아 무연탄이라는 이름이 붙었다. 반대로 탄소 비율이 90% 이하인 유연탄은 탈 때 연기를 자욱하게 내는데 이때 발생하는 연기는 온갖 휘발성 탄화 수소류다. 문제는 산업혁명으로 석탄 수요가 높았던 유럽에서 주로 생산한 석탄이 대부분 유연탄이었다는 점이다. 
석탄이 만들어질 수 있었던 데에는 리그닌을 분해할 수 있는 미생물이 없었던 이유가 있다. 리그닌 분해 미생물은 석탄기 이후인 페름기에 나타난 것으로 추정된다. 펄프 공정은 나무로부터 리그닌을 제거하는 과정이다.(113 페이지) 석탄이 고생대 육상 식물들이 남겨놓은 유산이라면 석유는 해양생물들이 남겨놓은 유산이다. 세상에서 가장 간단한 탄화수소는 메테인이다. 메테인을 끓는점 아래로 냉각시켜 액체로 만든 뒤 높은 압력을 견디는 용기에 담아 수송 및 저장에 활용하는데 이것이 바로 액화 천연가스 즉 LNG다. 
우라늄 235에 대해 알려면 중성자에 대해 알 필요가 있다. 중성자는 1932년 영국 물리학자 제임스 채드윅에 의해 발견되었다. 그 이듬해인 1933년 헝가리계 미국인 물리학자 실라르드 레오는 중성자 매개 핵분열 연쇄반응 개념을 제안했다. 중성자가 불안정한 핵종과 충돌할 때 일어나는 핵분열이 더 많은 수의 중성자를 발생시키고 이것이 핵종의 연쇄적 핵분열을 유도함으로써 결과적으로 어마어마한 에너지를 폭발적으로 발생시킬 것이라 생각했다. 지구상에 존재하는 우라늄의 대부분은 연쇄 핵분열을 일으키지 못하는 우라늄 238이고 0.72% 정도만이 연쇄 핵분열이 가능한 우라늄 235다. 농축 과정을 통해 순도 높은 우라늄 235를 대량으로 얻어낼 필요가 있다. 
석탄뿐 아니라 석유에도 일정량의 황이 들어 있다. 양치식물이 고온과 고압에 의해 석탄으로 변형되는 석탄의 경우 황철석, 황산소듐, 황산칼슘 등의 광물도 섞여 들어가기 때문이다. 석탄 연소 과정 중 이산화황도 만들어진다. 이산화황은 한 번 더 연소되어 삼산화황이 된다. 이는 대기 중 물방울에 쉽게 녹아 황산이 된다. 석유의 경우 근원인 바다 생물을 구성하는 단백질에 황을 포함하는 아미노산이 존재한다. 규소는 현대 반도체 문명의 기반이다. 저자는 책을 통해 다룬 100 가지 물질을 이해하는 것은 세상을 이해하기 위한 최소한의 화학이라고 했다. 책을 다 읽고 나니 파노라마 같은 세상의 질서와 규칙을 안 느낌이 든다. 화학에 더 친해진 계기가 된 책이 [세상을 이해하기 위한 최소한의 화학]이다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/38361/47/cover150/k042135363_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=383614795벤투의스케치북페이퍼https://blog.aladin.co.kr/763054172/17179994Sat, 28 Mar 2026 22:25:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17179994 

 내 서재에 ‘어찌 어찌 해서 꽂혀 있는‘이라고 하면 온당하지 못할 것이다. 김혜순 시인의 [여성이 글을 쓴다는 것은] 이야기다. 필요하기에 산 책이다. 당연히. 2002년 출간작이다. 아마도 알라딘 중고 서점에서 구입했을 것이다. 이 책의 챕터 가운데 ’여성의 몸’이란 챕터가 있다. 거기에 이런 구절이 있다. 
클라우스 테베라이트는 아우슈비츠의 군인들이 유태인을 표현할 때 더러운, 흐르는, 점액질의, 붉은, 집어삼키는, 몰려드는, 내뱉는 같은 수식어 내지는 동사들을 사용하여 피억압자들의 몸을 여성의 몸처럼 흐르고 물렁물렁한 것으로 밝힌 바 있다는 문장이다. 
여성의 몸은 물리적 영역, 자연과 동일시되어왔고 남성은 인간적인 정신과 관계되어 왔다. 그래서 정신이 물질을 억압하고 소유하는 것이 정당성을 가졌다....
그 필자(클라우스 테벨라이트)의 [남성 판타지]가 번역, 출간되었다. 제1차 세계대전 직후 독일 민병대 자유군단의 군인 남성들의 목소리와 언어를 분석 대상으로 삼아 애국적 열망과 신념으로 살해, 폭력에 가담했던 극우 남성성을 들여다본 책이라고 한다.
독보적인 최고의 걸작이라고 하는데 1464 페이지나 된다. 저자는 1942년생으로 현존하는 인물이다. ‘지금 당장은 아니지만...언젠가 읽어야 할’이란 단서를 붙여야 할 책이다. 
오랜만에 [페미니스트 정신분석이론가들]을 펴보게 된다. 필자들을 대신하여 글을 쓴 임옥희는 “정상에 자리했던 맑시즘은 낮은 골짜기가 되고 바다에서부터 포스트 프로이트 학파인 라캉의 정신분석학이 융기(隆起)했다. 뿐만 아니라 온갖 종언 이론, 해체론, 유령학, 퀴어 이론에 이르기까지 다양한 이론들이 저지대의 잔주름을 형성하게 되었다.“는 말을 한다. 
이런 견실한 지질학적 은유의 글은 철학자 김상환의 같은 차원의 지질학적 은유의 글을 떠올리게 한다. 그런데 ”제1차 세계대전 직후 독일 민병대 자유군단의 군인 남성들의 목소리와 언어를 분석 대상으로 삼아..“란 말이 있지만 저자는 다른 말을 한다. ”나는 임상 현장으로부터 괴리된 정신분석학적 문학 및 이론 적용의 관행을 따르지 않을 것이다. 이들은 겉으로 그럴싸한 정신분석적 개념을 프로이트학파의 맥락과 역사를 무시한 채 끌어온다. 구체적인 병증과 어떤 관계가 있는지 고려하지 않고, 또한 프로이트 이론 전반에서 어떤 기능을 수행하는지 고려하지 않는다. 개념을 이런 식으로 쓰면 독단적 추상성에 빠지기 쉽다.“는 것이다. 자신의 책이 정신분석의 산물이 아니라는 의미다.
[페미니스트 정신분석이론가들]에서 김남이는 ”가장 적나라한 가부장제의 반영으로서의 정신분석학은 우리가 그 가부장적 실체를 더욱 잘 이해할 수 있게 할 뿐만 아니라 그것의 전복을 상상할 수 있는 힘“을 준다는 말을 한다. 
어떻든 다음의 평을 읽을 만하다. ”테벨라이트의 이 거대한 저작은 기존의 심리학적 관습을 완전히 무시한다. 그는 독자를 파시스트적 환상의 소용돌이 속으로 밀어넣으며 우리가 ‘정상적’이라고 믿었던 남성성이 사실은 얼마나 연약한지 그리고 그 연약함을 감추기 위해 얼마나 잔혹해질 수 있는지를 보여준다.“는 말이다. 연약한 것은 남성들이란 말이다. 이를 무엇이라 표현해야 할까? 여성에 대해 양가적이라고 해야 할까? 
테벨라이트의 아버지는 좋은 사람이었으며 무척 훌륭한 파시스트였다. 재단사의 딸이었던 어머니는 자식이 맞아 싸다고 여기시면서도 어쨌든 달래시는 등 양가적이었다. 저자에 의하면 그것이 파시즘 교육의 두 번째 단계였다. 이 책에는 자서전적 삽화들이 끼어들고 부모를 통해 경험한 파시즘의 역사가 서술된다. 
이 부분을 읽으며 한스 요하임 마즈의 [사이코의 섬]을 생각하게 된다. 테벨라이트와 한 살 차이의 저자는 옛 동독 지역의 신경정신과 의사다. 이 책에서 저자는 ”나 또한 나의 내면에서 마치 권력 소유자처럼 행동하고 대체보상을 구하려는 경향을 발견“했다고 말하는가 하면 ”자신의 무력함을 권력 행세를 통해 감추고자 하는 유혹을 나는 잘 알고 있다.“는 말을 한다. 
저술에는 자전(自傳)적 요소가 반영되지 않을 수 없다. 이런 점은 불편할 수 있다. ‘1000 페이지가 넘는 심연을 응시하면 그 심연도 당신을 응시한다‘는 소개 글이 눈에 띈다. 
이런 점 때문에 소설, 시, 정신분석을 떠나 있었다. 최근 읽은 카밀라 팡의 [궤도 너머]는 나에게 출구를 보여준 책이다. 카밀라 팡에 의하면 과학은 호기심을 자극하고 새로운 시각으로 세상을 바라보게 하며 유연한 사고를 기르되 규율과 틀을 함께 제시하는 탐구 방법이다. 이런 유연한 시각으로 읽을 책이 [남성 판타지]다. 굴곡져 눈쌀을 찌푸리게 하고 절벽 아래로 떨어지는 듯한 감정을 갖게 하는 숱한 장면들을 흔들리지 않고 읽어낼 수 있기를...물론 후련함은 기본일 것이다. ]]>https://image.aladin.co.kr/product/38850/52/cover150/k112137808_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=388505231벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17179162Sat, 28 Mar 2026 14:49:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17179162천문대에 피아노가 떨어졌다 - 시공간을 공명한 천문학자×음악가의 우주적 평행이론
지웅배.김록운.천윤수 지음 / 롤러코스터 / 2026년 01월

지웅배(천문학자), 김록운(피아니스트, 공연기획자), 천윤수(미학자) 공저의 [천문대에 피아노가 떨어졌다]란 책이다. '행성의 궤도에서 찾아낸 바흐의 화음부터 무조음악과 공명한 양자역학까지 과학과 예술이 맞닿은 4가지 평행우주'란 설명이 눈길을 끄는 책이다. 4가지 평행우주란 1. 조율(케플러 x 바흐), 2. 변주(갈릴레이 x 드뷔시), 3. 불협화음(하이젠베르크 x 쇤베르크), 4. 공명(호킹 x 베토벤)이다. 정리하면 케플러, 갈릴레이, 하이젠베르크, 호킹이 과학자이고 바흐, 드뷔시, 쇤베르크, 베토벤이 음악가다. 
본문에 이런 내용이 있다. 물리학, 화학, 생물학, 지질학 가운데 천문학이 가장 음악과 가깝다는 말이다. 아인슈타인은 케플러가 고정된 화성(火星)을 사용한 것은 진정한 천재의 아이디어였다고 말했다. 인상적인 대목은 “오랫동안 인류는 완벽한 원으로만 된 이상젹인 우주를 상상했지만 현실은 그렇지 않았다. 우주도 조금씩 어긋나고 삐걱거리는 세계였다.”(47 페이지)는 말이다. 
평균율을 만든 빈센초 갈릴레이 이야기도 나온다. 이 사람은 갈릴레오 갈릴레이의 아버지다. 우주가 드러내는 삐걱대고 어긋나는 면모를 오류로 바라보지 않고 우주 본연의 모습으로 받아들이게 되었을 때 비로소 천문학자와 음악가가 모두 평화를 찾았다.(55 페이지) 바흐는 자신이 할 수 있는 한 오늘날 서양음악에서 사용하는 모든 조성을 시도하고 탐구했다. 인간의 기쁨과 눈물, 탄식과 웃음, 온갖 감정과 이야기를 건반 위에 올려놓았다. 조성에 따라 곡 분위기가 어떻게 달라지고 또 어떤 스타일로 작곡해야 하는지를 책 한 권으로 정리했다. [평균을 클라비어 곡집]이다. 
평균율 클라비어 곡집은 단순한 음악 모음집이 아니다. 24가지 조성으로 호모 사피엔스의 희로애락을 담은 감정의 타임 캡슐이다. 특히 이 곡집에서 절반을 차지하는 푸가는 다양한 감정이 복합적으로 발현되고 뒤섞이는 인간 감정의 입체적 특성을 투영한다. 그래서 흥미롭다. 하나의 선율로 된 성부의 뒤를 따라 비슷하게 조금 다른 성부가 뒤섞인다. 계속 새로운 성부가 하나하나 추가되면서 다층적인 곡이 완성되는 다성음악이다. 일종의 돌림 노래라고 할 수 있다. 조화롭되 그렇지 않은 약간의 어긋남이 곡을 더욱 풍성하게 만든다. 인류도 언젠가 사라질 수밖에 없는 운명이라면 지구 그 바깥에 존재할 또 다른 생명체에게 남기는 추억으로 바흐의 평균을 클라비어 곡집을 보이저 탐사선에 포함하기로 선택한 것은 탁월한 결정이었다. 
바흐의 평균율이 조화롭되 그렇지 않은 약간의 어긋남이 존재하는 곡이듯 칼 세이건은 외계는 지구와 비슷하되 미세하게 다르다고 생각했다. 케플러는 각 행성 주기를 두 번 곱한 수치는 궤도 반지름을 세 번 곱한 수치와 같다는 사실을 발견했다.(73 페이지) 태양계 모든 행성의 공전주기를 제곱한 수치와 궤도 반지름을 세제곱한 수치가 정확히 같은 것은 모두 동일한 태양 중력의 지배를 받고 있기 때문이다. 그는 바로 이것이 조물주가 우주를 창조한 수학적 조화라고 생각했고 이 관계를 조화의 법칙이라 부르며 찬양했다. 
우주의 무게 만큼이나 바흐 음악은 묵직하게 느껴진다. 바흐가 장엄하고 신성한 분위기를 요구하는 궁정 교회에서 대부분의 음악 활동을 했기 때문일 것이다. 그의 작품은 깊은 신앙적 메시지를 담고 있다. 또한 경건하되 환희에 찬 분위기의 곡이 많다. 갈릴레오 갈릴레이는 달을 바라보던 늑대인간이라 불렸다.(90 페이지) 망원경은 원래 땅을 보는 도구였다. 전쟁터에서 적진을 살피거나 항해사가 육지를 둘러볼 때 사용하는 매우 일상적인 도구였다. 다만 그들과 갈릴레이 사이에 차이가 있다면 망원경으로 땅이 아닌 밤하늘의 별을 겨냥했다는 점이다. 갈릴레이는 처음으로 망원경의 고개를 들어올린 인물이다.(93 페이지) 
갈릴레이는 절대 보름달을 그리지 않았다. 태양빛이 비스듬하게 비추는 반달과 초승달만을 그렸다. 달의 거친 면모를 드러내기 위해서였다. 갈릴레이는 목성의 위성을 발견하고 하늘의 모든 존재가 지구만을 중심으로 돈다는 아리스토텔레스의 우주관이 잘못된 것임을 알았다. 본문을 통해 moon이 달 외에 위성을 의미하기도 한다는 사실을 알게 된다. 
자연은 우리에게 감상의 방향을 강요하지 않는다. 자유를 허락한다. 하지만 자연을 노래하는 음악은 명확한 감상의 방향을 제시한다. 그리고 관객의 감상을 그 틀 안에 가두려고 한다. 드뷔시는 건반 위에서 중력을 사라지게 만들고 싶었다.(119 페이지) 드뷔시는 중력에 방향성을 입히는 반음을 과감하게 지워버렸다. 드뷔시는 '달빛'에서 특정구간에서만 온음 음계를 활용했다. 
갈릴레이는 지구 자체의 움직임 때문에 밀물과 썰물이 반복된다고 주장했다. 당시 그는 이것이 지구 공전의 확실한 증거라고 생각했다. 잘못된 생각이지만 결과적으로는 지구가 움직인다는 올바른 결론으로 이어진 흥미로운 사례다.(126 페이지) 목성의 네 위성(이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토)은 얼음과 암석으로 뒤덮인 얼음 위성이다. 모두 아래에 두꺼운 지하 바다가 있다. 이는 목성의 강한 중력 때문이다. 목성이 가하는 압도적으로 강한 중력이 위성들에게 스트레스를 안기게 된다. 그 결과 위성들은 조금씩 양옆으로 찌그러지고 내부 스트레스가 누적되면서 높은 온도가 유지된다. 그래서 내부에 얼음이 얼지 않은 채로 액체 바다가 존재할 수 있는 것이다. 이는 지구 바닷물이 달의 중력에 붙잡힌 채 달과 같이 움직이면서 주기적인 밀물과 썰물을 발생시키는 것과 정확히 원리가 같다. 
별 내부는 온도와 압력이 극단적으로 높은 플라스마 상태다. 원자핵과 전자가 분리된 상태여서 입자들이 빚에 가까운 속도로 부딪혀 충돌하며 더 무거운 원자핵으로 뭉친다. 쇤베르크는 세상 풍경이 바뀐다면 음악이 향하는 대상도 달라져야 한다고 생각했다. 그는 알렉산더 폰 쳄린스키에게 잠깐 과외를 받은 것 말고는 평생 독학으로 음악을 익혔다.(144 페이지) 조성 자체를 소멸시킨 쇤베르크의 음악은 입자와 파동의 경계를 허문 물리학자들과 통한다. 쇤베르크는 자신의 음악이 조성을 부정하는 무조음악이 아니라 조성을 확장하는 범조성 음악이라 주장했다. 
하이젠베르크는 자연의 가장 작은 숨결인 원자의 움직임 속에서 보이지 않는 선율을 들으려 했다. 물리학은 물체의 움직임을 이야기하는 학문이다. 파장이 짧은 빛은 에너지가 크다. 그래서 빛을 원자에 비추는 순간 원자 자체의 움직임에 변화를 준다. 빛이 닿기 전에 원자가 얼마나 빠르게 움직이고 있었는지를 알 수 없게 되는 것이다.(156 페이지) 하이젠베르크는 철저한 수학적 체계로 점철되어 있던 물리학을 음악으로 승화시켰다. 
나치 과학자들은 아인슈타인의 이론을 토대로 삼는 상대성이론과 양자역학을 유대 물리학(Jewish Physics)이라고 하며 공격했다. 우라늄 원자핵에 중성자가 부딪히면 거대한 질량을 가진 우라늄 원자핵이 작은 조각들로 분열한다. 이때 새로운 중성자 두 개와 함께 엄청난 에너지가 방출된다. 방출된 중성자가 주변의 다른 우라늄 원자핵과 부딪히면서 다시 분열을 일으킨다. 이 과정이 무한 반복된다. 이를 연쇄반응이라 한다. 칼 세이건은 인류가 스스로 문명을 파괴할 수 있는 기술적 수단과 능력을 갖추었지만 그런 파국이 일어나지 않도록 하기 위해 무엇을 해야 할지 지혜를 충분히 얻지 못한 단계라고 평가했다.(165 페이지)
우주의 열기는 지난 138억 년 동안 우주의 팽창과 함께 식었다. 탄생 초기의 그 뜨겁던 기운은 이제 절대영도 가까이 희석되었다. 물론 아무리 식었다 해도 흔적은 깨끗하게 사라지지 않는다. 아주 민감한 온도계로 잰다면 미미하게나마 잔열(殘熱)을 포착할 수 있다. 우주 초기 빅뱅의 잔재로 남은 열복사의 흔적을 우주배경복사라 한다. 빅뱅에서 시작된 우주 탄생과 팽창의 역사는 예상치 못한 극적인 전개를 맞았다. 우주의 열기가 지나치게 고르게 식은 것이 미스테리로 등장한 것이다. 마치 태초의 우주가 섬세하게 조율된 피아노처럼 미세조정을 거친 듯 했다.
원자핵보다 크기가 작던 태초의 우주가 수십 광년 이상으로 확장한 극단적 팽창을 우주론적 인플레이션이라 한다. 오늘날 우리가 바라보는 은하와 우주 거대 구조는 인플레이션을 거쳐 작은 요동(搖動; fluctuation)이 증폭된 결과다. 하이젠베르크의 불확정성원리는 이렇게 이야기한다. 우리가 이 광활한 우주의 한 자리에 존재하는 이유는 태초의 인플레이션이 일어난 순간에 우리가 지금 있는 곳의 밀도가 주변보다 아주 살짝 높았기 때문이다. 지금의 우주는 양자(量子) 요동에서 태어났다. 우주는 불확정성과 불협화음으로 시작되었지만 그 혼돈 속에서 지금의 별과 은하가 탄생했다. 불확정성과 불협화음은 결코 단순한 무질서가 아니다. 그것은 우리가 알지 못하는 아름다움과 가능성의 전조다.(181 페이지) 
얼핏 생각하면 빛은 질량이 없기 때문에 중력의 영향을 전혀 받지 않아야 할 것 같지만 아인슈타인에 의해 질량이 없어도 중력의 영향으로부터 자유로울 수 없다는 점이 밝혀졌다. 우주의 시간과 공간 자체가 휘고 왜곡될 수 있다는 의미다. 빛은 언제나 직진한다. 하지만 빛이 나아가는 무대는 왜곡될 수 있다. 무거운 별처럼 질량이 큰 물체는 주변 시공간을 움푹하게 왜곡한다. 빛은 여전히 직진하지만 시공간 자체가 왜곡되었기에 나아가는 경로가 휘어 보이는 것이다.(203 페이지) 
블랙홀은 부피가 0이다. 무한히 작은 부피 안으로 붕괴해버린 그 지점을 특이점이라 한다. 호킹은 우주는 블랙홀에서 탄생했고 블랙홀은 우주를 품고 있다고 말했다. 블랙홀은 우주에서 아인슈타인의 상대성 이론을 입증하기에 가장 좋은 실험 무대다. 베토벤 음악은 블랙홀을 닮았다. 시간을 왜곡하기 때문이다. 베토벤은 남들과는 다른 시간 흐름 속에서 살았다. 비현실적으로 빠른 템포를 남겼다.(216 페이지) 
블랙홀은 정의 자체부터 빛나지 않는 천체다. 그래서 빛을 담는 그릇인 망원경은 그 앞에서 무력하다. 블랙홀은 보는 것이 아니라 느껴야 한다. 베토벤도 단순히 음악을 듣지 않았다. 청각의 부재 속에서 시각과 촉각과 감각을 동원해 음악을 진정으로 느꼈다. 호킹은 블랙홀이 빛을 낸다고 예측했다. 블랙홀의 강력한 중력이 불확정성 원리에 의해 수없이 나타났다가 사라지는 에너지가 극(極)이 달라 쌍소멸하는 것을 막을 때(떨어지게 할 때) 마이너스의 에너지는 블랙홀에 흡수되고 짝을 잃은 플러스 에너지는 소멸되지 못한 채 에너지를 발산하는 것이다. 
호킹은 거대한 질량이 한 점에 붕괴되는 순간을 이해하려면 중력과 시공간을 설명하는 일반상대성이론뿐 아니라 미시 세계를 이해하는 양자역학이 결합해야 한다는 통찰을 제시했다. 베토벤은 하루 아침에 청력을 잃은 것이 아니라 젊은 시절부터 세상을 떠나는 순간까지 점차적으로 진행되었다. 시기에 따라 베토벤에게 허락된 음역대가 계속 바뀌었다. 그 변화가 베토벤 음악 인생에 고스란히 반영되었다. 베토벤은 청력을 완전히 잃은 후에는 음악을 듣지 않고 상상했다.]]>https://image.aladin.co.kr/product/38468/80/cover150/k112135916_1.jpghttps://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=384688054벤투의스케치북리뷰https://blog.aladin.co.kr/763054172/17164332Sat, 21 Mar 2026 18:22:00 +0900https://blog.aladin.co.kr/763054172/17164332모든 새를 보았다고 믿은 남자
켄 코프먼 지음, 조주희 옮김 / 일레븐 / 2026년 03월


전설적인 자연주의자이자 탐조가인 켄 코프먼(Ken Kaufman; 1954 - )의 [모든 새를 보았다고 믿은 남자]는 새와 자연에 관한 넓은 지식, 합리적인 생각을 만날 수 있는 탐조 역사의 고전이라 할 책이다. 모든 새를 보았다고 믿은 남자란 제임스 오듀본(1785-1851)을 이르는 말이다. 오듀본은 현대 조류학/ 생태학의 아버지로 불리는 사람이다. 몇 가지 면에서 윌리엄 스미스(1769 -1839)와 비슷한 사람이다. 선구자라는 점, 빚 때문에 감옥에 갇히기도 했다는 점 등이다. 윌리엄 스미스는 영국 최초의 지질도를 만든 사람이다.
저자는 우리 모두 탐험가로 이 세상에 태어난다고 말한다.(37 페이지) 저자 켄 코프먼은 존 제임스 오듀본의 기록이 손녀 등에 의해 가필, 수정되었다고 주장한다. 사실과 다른 부분이 많다는 의미다. 저자는 오듀본의 삶을 깊이 들여다보면 마치 희미한 조명이 비치는 거울의 방에 들어선 듯한 기분이 든다고 말한다. 수많은 이야기와 일화가 우리를 둘러싸지만 그 중 상당수는 서로 모순되며 검증 가능한 사실은 래브라도의 참새처럼 좀처럼 찾아내기 힘들다는 것이다.
자신의 세대가 (존 제임스 오듀본 이후) 200년에 걸쳐 축적된 지식의 혜택을 톡톡히 누리고 있다고 말하는 저자는 인간 문명의 경계를 벗어난 풍요로운 자연과 생명에 매료된 사람들은 이름에 대한 열정을 오래도록 품는다고 말한다.(38 페이지) 저자는 200년에 걸친 세심한 관찰과 연구 덕분에 오늘날 우리는 철새의 경로에 관해 많은 사실을 알게 되었다고 말한다. 우리가 새를 관찰할 때 보이는 것은 단편일 뿐이지만 그동안 축적되어 온 지식의 틀에 내가 관찰한 것을 끼워 적용하면서 지금 보고 있는 현상이 무엇인지 파악할 수 있다는 것이다.(118 페이지)
곁가지 즐거움 거리 중 하나가 린네와 뷔풍의 대결이다. 지질학에 관한 책을 통해 우주의 나이가 성경적 분석으로 제시된 약 6000년이라는 주장이 틀렸으며 지구의 나이가 당시 받아들여지던 인식보다 훨씬 더 오래 되었을 것이라고 주장한 뷔퐁은 린네를 겨냥해 "다른 사람을 따르기 위해 스스로를 굴복시키고 싶지 않으며 자연의 섭리에 대하여 그들 멋대로 지어낸 생각과 구조를 표현하는 하찮은 표 따위로 서로 어울리지도 않는 존재들을 우스꽝스럽게 연관 짓는 명명론자들의 어설픈 현학을 모방하고 싶지도 않았다"고 말했다.
뷔퐁은 새의 외모만으로는 종 사이의 진정한 관계를 판단할 수 없다고 보고 행동을 조류를 분류하는 중요한 기준으로 삼았다. 1890년대 플로렌스 머리엄이 birding이란 단어를 탐조의 의미로 썼다. 1600년대 셰익스피어는 birding을 새 사냥의 의미로 썼다. 저자는 알렉산더 윌슨, 존 제임스 오듀본 등이 훨씬 더 많은 조류 종을 정교하게 묘사한 것을 일러 이 정도의 정밀한 묘사는 새를 산 채로 포획하거나 사냥하여 죽은 새를 눈앞에 두고 자세히 관찰하지 않았다면 불가능했을 것이라고 말한다.
당시는 쌍안경이나 카메라가 없던 시대였다. 저자는 오듀본이 노예를 사고 팔았다는 사실은 외면한 채 새를 사냥했다는 사실에만 분노하는 사람들도 이해할 수 없다고 말한다. 오듀본은 갓 죽은 새를 눈앞에 두고 깃털 하나하나를 사진보다 훨씬 더 직접적으로 살펴볼 수 있었다.이는 큰 장점이었지만 갓 죽은 새 표본을 오래 보관할 수 없기 때문에 아주 빠르게 작업해야 했다. 특히 더운 날씨에는 더욱 그랬을 것이다.(141 페이지)
오듀본은 역사상 가장 유명한 새 화가였다. 저자는 살아 있는 새를 관찰하며 스케치 하는 일이 자신에게 가장 큰 만족을 주는 일이라 말한다.(107 페이지) 새를 그린다는 것은 여러 곳을 다녀야 한다는 뜻이기도 하다. 저자 역시 자신의 나라인 미국의 50 개주를 모두 방문했다. 저자는 매번 낯선 길로 들어설 때마다 새로운 발견이 숨어 있을지도 모르는 미지의 세계로 발을 디디는 것 같아 낭만과 설렘을 느낀다고 말한다.(267 페이지)
저자는 토머스 제퍼슨이 오하이오 강을 지구상에서 가장 아름다운 강이라고 표현한 것에 대해 이야기한다. 설명인즉 제퍼슨은 이 강을 직접 본 적이 없었기에 그의 말은 강의 시각적 매력에 대한 찬사라기보다 교통과 무역에 대한 강의 가치를 높이 평가한 표현일 것이다.(115 페이지) 미국의 제 3대 대통령 제퍼슨은 유명 조류학자이기도 했다.(76 페이지) 오듀본 역시 미국의 여러 곳을 다녔다. 1800년대 초의 자연주의자들은 새들이 이동에 대해 거의 이해하지 못했다.
계절과 새들의 이동 방향의 관계성을 조금씩 알아채기 시작했지만 철새의 규모나 이동거리는 알 방법이 없었다. 책의 원재는 [The Birds That Audubon Missed]다. 오듀본이 놓친 새들이라는 뜻이다. 가령 저자는 오늘날의 탐조가들이 그 옛날 오클리 농장에서 오듀본이 기록한 새들을 보면 그의 분류 방식에 의아함을 느낄 것이라 말한다. 그는 그곳에서 붉은눈비레오를 보았지만 붉은눈은딱새라고 불렀고 학명에는 솔새라고 이름 붙였다.
루비상모솔새는 루비상모굴뚝새라고 불렀고 학명에는 역시 솔새라고 이름 붙였다. 한편 솔새의 일종인 휘파람새, 북방흉내지빠귀새, 회색개똥지빠귀를 모두 지빠귀 종으로 분류했다.(160 페이지) 이에는 시대적 차이도 관계한다. 존 오듀본은 잃어버린 도팽이라는 신화의 주인공이기도 하기도 하다. 도팽(dauphin)은 프랑스 군주제에서 왕위 계승자 즉 황태자를 지칭하는 말이다.
저자는 자신의 동네(오하이오 북서부의 이리호 주변)를 세계 솔새의 수도라고 부른다. 저자에 의하면 미국의 솔새는 열렬한 조류 애호가와 일반인을 구분하는 리트머스 시험지 역할을 한다.(219, 220 페이지) 저자는 솔새가 지나갈 때, 주변에 나무와 덤불이 경이로운 생명체를 품고 있을 때 우리는 희귀성에서만 만족감을 찾을 필요는 없다고 말한다. 탐조 입문자에게는 솔새 한 마리 한 마리가 마치 수수께끼처럼 신비롭게 느껴질 것이고 노련한 탐조가에게는 이번 시즌에 처음 또는 오늘 처음 마주치는 솔새 종 하나가 큰 기쁨을 줄 수 있다는 것이다.
본문에는 지리학 이야기도 나온다. 본토보다 반도 끝에서 종의 다양성이 감소하는 현상에 대한 것이다. 이 현상은 전 세계 여러 지역의 다양한 동식물 집단에서 관찰된다고 한다. 이러한 현상을 일괄적으로 설명하는 이론은 없다. 하지만 섬 또는 섬처럼 고립된 곳에 서식하는 생물의 지리적 패턴을 탐구하는 섬생물 지리학의 일반적인 원칙과 관련이 있는 것으로 보인다. 섬은 본토보다 종의 이주와 소멸이 더 빈번하다. 기존 생물 종은 사라지고 이상하게도 우연히 섬에 도착한 새로운 생물 종이 자리를 잡을 가능성이 높다.
저자는 개척가적인 탐험 정신도 중요하지만 전 세계에 걸쳐 수십 년 또는 수백 년의 연구로 방대한 데이터가 축적된 분야에 뛰어드는 것도 장점이 있다고 생각한다고 말한다. 그래야만 비로소 뚜렷하게 드러나는 미세한 패턴이 있기 때문이다.(267 페이지) 쉽게 왔다가 쉽게 떠나는 것이 반도와 섬으로 이루어진 역동적인 플로리다 생태계의 특징이다.(281 페이지) 저자는 도요물떼새를 가장 좋아하는 생물 중 하나라고 말한다.
그는 도요물떼새들의 열렬한 팬이다. 하지만 처음부터 그랬던 것은 아니었다. 탐조를 시작할 당시 매년 도요물떼새의 종을 파악하고 식별하는 것이 어렵기만 했다. 알아낸 것 같다가도 다시 보면 또 의심스러웠다. 혼란은 끝나지 않았다. 어쨌든 그건 오래 전의 일이고 이제는 자신 있게 자신이 보는 모든 도요물떼새의 이름을 댈 수 있다고 말한다.(294 페이지)
저자는 오듀본과 자신을 비교하기도 한다. 즉 자신은 오듀본처럼 능숙하게 다양한 도구와 자료를 활용하는 것이 익숙하지 않았다고 말한다.(322 페이지) 저자는 오듀본의 생각을 추측하기도 한다. "미국 청둥오리가 텍사스에서 둥지를 튼다는 사실이 오듀본에게는 이상하게 느껴질 것이다"라는 식으로. 텍사스는 저자가 탐조 역사에서 각별히 여기는 거대한 존재다. 미국 전역의 탐조가들에게 가장 좋아하거나 가장 가고 싶은 여행지를 뽑으라고 물으면 늘 텍사스가 손꼽힌다.(329 페이지)
북미 오리 종 대부분은 북쪽 지역에서 번식한다. 겨울 동안 걸프 연안 근처의 습지로 방대한 무리가 몰려들지만 대부분 겨울이 끝나기 전에 북쪽 대초원의 연못, 북극 숲의 호수, 심지어 북극 툰드라로 향한다. 봄이 절반쯤 지나면 남쪽 바다는 겨울에 북적거리던 모습과는 사뭇 다르게 지친 낙오자만 드문드문 흩어져 으스스할 정도로 텅 비어 있다. 따라서 추운 북동부 해안의 상징인 미국 청둥오리가 텍사스 걸프 연안에 둥지를 틀었다는 것이 당연히 이상하게 보였을 것이다.(337, 338 페이지)
새로운 발견을 위해 자연주의자들이 아무리 만반의 준비를 하고 현장으로 나가도 바로 눈앞에서 새로운 것을 놓칠 수 있다는 사실은 씁쓸하다. 대부분의 경우 우리는 우리가 무엇을 놓쳤는지조차 알지 못한다. 인간의 일생은 너무 짧아서 생물의 다양성과 자연의 풍요로움을 전부 이해하기엔 턱없이 부족하다. 하지만 작은 시도도 우리의 일상을 기쁨으로 가득 채울 수 있다.

책의 후반부에 사냥 이야기가 또 나온다. 에스키모 쇠부리도요새와 관련해서다. 1963년 봄에는 갤버스턴섬에서 한 마리도 발견되지 않았지만 그해 가을 9월 초 카리브해 동부의 바베이도스 섬에서 한 사냥꾼이 에스키모 쇠부리도요를 사냥했다. 이 새가 아직 존재한다는 가장 확실한 증거였다. 그는 이 표본을 보관하다 나중에 박물관으로 보냈다. 저자는 60년이 지난 지금도 여전히 에스키모 쇠부리도요새를 기다린다고 말한다.(352 페이지)
저자는 나그네 비둘기나 에스키모 쇠부리도요와 같은 종에 대해 우리는 그저 다양성의 한 조각 즉 하나의 개체군만이 아니라 이 대륙이 자랑하던 풍요로움을 잃었다고 말한다.(353 페이지) 프랑스의 자연주의자 조르주 퀴비에는 멸종이라는 개념이 낯선 1800년대 초에 멸종은 자연스러운 과정이라는 주장을 폈다. 조르주 퀴비에는 지질학에서 격변론을 주장한 인물이다. 저자는 예전의 풍요로움은 어디로 사라졌을까?라고 묻는다. 글쎄, 이들 대신 우리가 나타났다. 인간들 말이다.
특히 유럽에서 온 정착민들이 북미 대륙의 모습을 바꾸어 놓았고 이 대륙은 예전만큼 많은 야생동물을 지탱할 수 없게 되었다. 저자는 대부분의 조류 종 개체수를 과거 수준으로 되돌릴 수는 없다고 말한다. 아무리 헌신적으로 노력해도 토지의 수용 능력이라는 현실의 벽에 부딪히고 말 것이라는 뜻이다.(362 페이지) 이런 말을 들어보라. "야생 비둘기와 마도요 등을 학살했던 파괴적 인간들은 그들이 없앤 자연의 풍요로움처럼 오래전 이미 이 세상에서 사라졌지만 그 탐욕과 어리석음은 여전히 살아남아 더 교활하고 이기적인 방식으로 지구상의 모든 생명을 위협하고 있다. 여기서 더 잃으지도 모를 경이로운 자연을 생각하면 분노 하며 당면한 문제에 집중하는 것은 당연하며 올바른 일이다."(363, 364 페이지) 백번 공감한다. 
저자는 오듀본이 연구 내용을 표절하고 내용을 지어내는 등 부정을 저지른 것은 틀림없지만 지식 추구에 엄청난 노력을 기울인 점 역시 분명하다고 말한다. 저자는 오듀본은 노예제 찬성론자, 백인 우월주의자, 과학 사기꾼 등으로 여러모로 끔찍한 사람이었지만 그의 내면에는 더 다양한 종류의 새를 그려 경쟁자들을 이기기 위해 끊임없이 노력하는 와중에도 진정한 예술 작품을 만들어 낼 수 있는 아름다운 면이 존재했다고 말한다.
저자는 오듀본의 예술적 스타일을 모방하려는 시도는 이제 영원히 내려놓으려고 한다고 말한다. 흥미로운 실험이긴 했지만 이제는 끝이다. 진정한 예술을 창조하고 싶다면 다른 사람의 것을 훔치려 하지 말고 내면의 비전을 끌어내야 한다는 사실을 깨달은 결과다.(421, 422 페이지) 오듀본의 작품처럼 예술적이지는 않을 것이고 그만큼 유명해지지는 않겠지만 적어도 틀림없는 나만의 작품으로 영원히 남을 것이라는 뜻이다.
오늘날 발견은 공동의 경험이며 이 경험이 공유되는 범위는 점점 더 넓어지고 있다. 미국이나 캐나다에서 새로운 조류 종을 정의하려면 유전자 데이터가 필요하고 이러한 DNA 분석은 실험실의 전문가들만이 실시할 수 있다. 저자는 거의 모든 지식 추구 과정과 마찬가지로 조류 연구에서도 발견한 많은 이들이 함께한 모험과 공유된 경험, 공동 노력의 산물이었다고 말한다.(454 페이지)
이 부분에서 생각할 책이 있다. 카밀라 팡의 [궤도 너머] 라는 책이다. 생화학자 카밀라 팡 역시 이 책에서 같은 논조를 선보였다. 카밀라 팡은 “과학은 혼자서 개척하고 씨름하는 일이 아니다. 더 많은 발견을 위해 함께 비옥한 토양을 파헤치는 일에 더 가깝다. 공동연구는 거의 언제나 바퀴를 부드럽게 널리는 윤활유이자 발전을 가져오는 촉매다.”라고 말했다. 수렴하는 부분이 충분하다. 450 페이지가 넘는 [모든 새를 보았다고 믿은 남자]는 그 만큼 압도적인 탐조 즉 지적 탐험의 소산이다. 흥미 있게 읽은 책이다.
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