▲고에너지 태양 폭풍=우리의 태양은 생각하는 것 만큼 평온하지 않다. 태양은 강력한 자기장을 만들어 낸다. 자기장은 지구보다 간 혹 몇 배나 큰 흑점에서 만들어진다. 태양은 또한 태양풍으로 불리는 전자, 양성자 등 하전 입자와 방사선을 내뿜는다. 만약 지구 자기장에 태양풍이 잡히면 남극과 북극의 아름다운 오로라를 만든다. 하지만 더욱 강해지면, 전파 통신을 방해하고 전기 공급을 끊게 한다. 기록된 가장 강력한 태양 폭풍은 1859년 9월 1~2일 발생한 캐링턴 이벤트로 불리는 사건이다. 이날 태양 폭풍으로 인해 전기 기구가 영향을 받았으며, 2만 5,000㎞의 전신망이 마비됐다. 비슷한 수준의 사건은 인류가 사는 동안 몇 번 일어났을 것이다. 우리가 만약 또 다시 캐링턴 이벤트와 유사하거나 그보다 강한 태양 폭풍을 만난다면 크게 고통받을 것이다. 전기가 끊기고, 난방과 에어컨, GPS나 인터넷도 못쓰게 될 것이다. 미 국립과학원(NAS)은 캐링턴 이벤트 같은 태양 폭풍이 지금 발생할 경우 피해 규모가 1~2조 달러에 달하고, 이를 복구하는 데 4~10년이 걸릴 것으로 전망하고 있다. 과거에 비해 GPS 등 전자 장비 의존도가 훨씬 커졌기 때문이다.
▲소행성 충돌=우리는 공룡을 멸망시킨 것으로 생각되는 소행성 충돌이 인류에게 미칠 위험성에 대해 잘 알고 있다. 최근의 연구 결과 지구와 충돌 위험이 있는 바위들이 태양 주위를 꽤 많이 떠돌고 있다는 사실이 확인됐다. 지난 1월 25일 지구와 달 사이를 지나친 스쿨버스 만한 소행성이 통과 일주일 전에 발견돼 논란이 되기도 했다. 4~14m 크기의 소행성이 시속 2만6,700㎞의 속도로 지구로부터 26만 660㎞ 떨어진 곳을 지나갔다. 크기가 러시아 첼랴빈스크에 지난 2013년 떨어진 소행성만했다. 당시 첼랴빈스크는 건물 유리가 깨지면서 1,200명이 다쳤다.
우리는 충돌할 수도 있는 작은 소행성을 막는 방법을 생각하고 고안하는 단계를 시작했다. 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 소행성에 우주선을 추돌시켜 궤도를 바꿀 수 있는지 여부를 확인하는 테스트를 진행한다. AIDA(소행성 충돌&굴절 측정·Asteroid Impact & Deflection Assessment)라고 불리는 이 계획의 목적은 지구 근처로 접근하는 위험한 소행성에 우주선을 충돌시켜 궤도 변경 능력을 시험하려는 것이다. 현재 계획 중인 표적은 소행성인 디디모스(Didymos) 궤도를 도는 작은 소행성인 디디문(Didymoon)이다. 디디모스는 직경이 750m짜리인 소행성이며 디디문은 직경은 160m에 불과하다. 디디문은 디디모스를 1.1㎞ 거리를 두고 12시간 주기로 돌고 있다. 오는 2020년 ESA가 우주선 AIM을 발사하면 2022년 5월 디디모스에 도착하게 된다. AIM은 소행성 사이의 위치 관계를 조사하게 된다. 관측이 끝나면 2022년 10월 NASA의 우주선인 DART가 도착해 디디문에 충돌하게 된다. 이 때 AIM은 디디문과 충돌 과정에서 발생하는 연기나 물질을 분석하고, 궤도의 모든 변화를 추적한다.
하지만 이 같은 방법은 더 큰 소행성에는 속수무책이다. 소행성이 항상 지구를 파괴하고, 사람이 살 수 없게 만들지는 않지만, 거대한 쓰나미나 화재, 그리고 자연 재해를 일으켜 인류를 멸종 시킬 수 있다.
▲태양의 팽창=우리는 태양이 77억2,000만년이 지나면 수명이 다한다는 것을 잘 안다. 이 때가 되면 태양은 바깥쪽 대기를 방출해서 행성 모양 성운을 만들 것이다. 이후 태양은 백색 왜성으로 남는다. 하지만 인류는 이 마지막 단계를 보지 못할 것이다. 태양이 나이가 들면 온도가 내려가면서 덩치는 커지게 된다. 지금보다 수백 배는 커지면서 적색 거성이 될 것이다. 거성으로 탈바꿈하면서 태양계 역시 변할 것이다. 거성이 되면 수성과 금성을 삼키게 된다. 하지만 태양계 세 번째 행성인 지구는 이 시점까지는 안전할 수 있다. 하지만 우리는 이미 안다. 태양이 커지고 밝아지면서, 강한 태양풍으로 인해 지구 생명체를 멸종될 것이란 점이다. 결과적으로 지구는 거대하게 팽창하며 죽어가는 별의 바깥층으로 빨려 들어갈 것이며, 녹아 버릴 것이다.
▲감마선 폭발=엄청나게 강력한 에너지 방출을 감마선 폭발이라고 불리는데, 쌍성계나 초신성에서 만들어진다. 태양의 수십 배나 되는 별이 일생을 마쳤을 때나 블랙홀끼리 충돌했을 때 발생하는 것이 감마선 폭발이다. 감마선 폭발은 매우 강력한데, 이는 불과 몇 초에서 몇 분만 지속 되는 좁은 빔에 에너지가 집중돼 있기 때문이다. 그 결과 지구의 오존층이 손상을 입고, 태양의 자외선에 그대로 노출되게 된다. 지구에 사는 우리는 오존층에 의해 대부분의 감마선으로부터 보호되고 있다. 하지만 감마선 폭발은 훨씬 강력하다. 감마선 폭발은 수백만 광년 내에 위치한 모든 별의 에너지를 하나의 레이저 빔으로 모은 것과 같다. 꽤 먼 곳에서 일어나는 감마선 폭발이라도 지구 생명체를 끝낼 수 있다. 만약 수천 광년 떨어진 곳에서 감마선 폭발이 일어난다면, 파도가 태양계를 휩쓰는 것처럼 우리를 덮치게 되는데, 우리의 오존층은 이를 막아낼 만큼 튼튼하지 않다. 감마선은 빛의 속도로 움직이기 때문에, 우리를 강타할 때까지 아무런 사전 경고도 없다. 때문에 이미 때가 늦어, 대부분의 생명체가 죽을 것이다. 2004년 미국 캔자스대 연구팀은 4억4,000만 년 전 당시 생물 종의 3분의 2가 갑작스럽게 멸종한 원인을 감마선 폭발이 지구를 강타해 오존층을 파괴했기 때문이라고 주장했다.
천문학자들은 WR-104라는 삼중성계 별을 발견했다. WR-104는 5,200~7,500광년 떨어져 있지만, 안전할 만큼 충분히 멀리 있지 않다. 우리는 폭발이 언제 일어날지 를 추측할 뿐이다. 다행한 점은, 폭발이 일어났을 때 빔이 우리를 비켜갈 가능성이 있다는 것이다.
▲초신성 폭발=초신성(Supernova)은 신성(nova)보다 더 많은 에너지를 내뿜는, 별의 폭발을 칭한다. 빛나는 현상이 마치 새로운 별이 태어나는 것처럼 보이기에 신성이라는 명칭이 붙었지만, 실제로는 수명이 다한 별이 폭발하며 엄청난 에너지를 내뿜는 것이다. 어두워질 때까지 수 주 또는 수 개월에 걸쳐 한 개 은하 전체에 필적하는 밝기로 빛난다. 이 짧은 기간 동안 초신성은 태양이 평생에 걸쳐 발산할 것으로 추측되는 에너지 만큼의 광선을 내뿜는다. 우리 은하계에서는 100년간 평균 한두번 씩 초신성 폭발이 발생했다. 초신성 폭발은 우리 은하의 조밀한 중심부에서 일어날 가능성이 높다. 다행히 우리는 은하 중심에서 끝까지 거리의 3분의 2쯤 떨어진 곳에 위치하고 있다. 가까운 시일안에 초신성 폭발이 일어날 가능성이 있는지 예측할 수 있는가. 초신성은 별의 중심부에서 변화가 발생했을 때 만들어진다. 첫 번째 초신성 사례는 쌍성계에서 볼 수 있는데, 하나의 탄소·산소로 이뤄진 백색 왜성이 이웃한 별에서 물질을 뺏어 올 때 만들어진다. 마침내 백색 왜성이 너무 많은 물질을 얻어 폭발하게 된다. 또 하나의 초신성은 하나의 별이 생명이 끝날 때 발생한다. 핵분열을 일으킬 연료가 떨어지게 되면, 그 중심부로 무거운 물질이 스며든다. 결국 중력을 견딜 수 없을 만큼, 중심부가 너무 무거워지면서 핵이 붕괴한다. 이로 인해 또 다른 대폭발이 일어난다.
가장 가까운 적색 거성인 베텔기우스가 생명이 거의 다해간다. 오리온 별자리에 위치한 베텔기우스는 460~650광년 떨어져 있다. 베텔기우스의 초신성 폭발은 오늘이나 아니면 백 만년 후에라도 일어날 수 있다. 하지만 다행히 천문학자들은 초신성이 우리의 오존층을 파괴하려면 50광년 이내의 거리에 위치해야 한다고 추정하고 있다. 때문에 베텔기우스는 크게 신경쓰지 않아도 된다.
▲떠돌이 별의 접근=한편, 방랑하는 떠돌이별이 우리 은하를 통과하면서 태양과 너무 가까워지면 오르트 구름(Oort cloud)에 영향을 줄 수 있다. 오르트 구름은 얼음과 암석 등 천체로 이루어진 혜성 구름으로, 태양계를 껍질처럼 둘러싸고 있는 것으로 파악되고 있다. 떠돌이 별의 영향을 받아 거대한 혜성이 지구로 향해 날아올 수 있다. 유럽우주국(ESA)의 가이아 관측소 자료에 따르면, 수소핵 융합을 하는 떠돌이 별인 글리제 710이 태양계로 근접해 천체들이 모여 있는 오르트 구름을 교란시킴으로써 혜성들이 대거 지구 쪽을 향해 쏟아질 가능성이 있는 것으로 드러났다. 그 중 단 하나의 혜성이라도 지구와 충돌한다면 지구 종말에 이르는 대재앙이 발생할 수 있다. 글리제 710은 뱀자리의 꼬리 부분에 있는 오렌지색 왜성으로, 겉보기 등급은 9.66이며, 질량은 태양의 0.6배이다. 하지만 아직 일어나지도 않은 상황에 대해 지나치게 걱정할 필요는 없다. 왜냐하면, 글리제 710 이 오르트 구름에 도착하는 것은 135만 년 후의 일이기 때문이다. 글리제 710은 현재 지구로부터 64광년 거리에 있다.
하지만 이 같은 암울한 미래를 피하기 위해 탁자 밑으로 기어들어갈 필요는 없다. 이는 우리가 바꿀 수 없는 어떤 일들이다. 우리 인생이 시작과 끝이 정해져 있는 것처럼 말이다. 우리가 할 수 있는 유일한 것은 지구에서 보내는 시간을 가장 잘 이용하는 것이라는 점을 깨닫는 것이다. 특히 지구가 인류를 유지하기 위해 세심한 주의를 기울여야 한다는 것을 알아야 한다. 위의 시나리오는 모두 파괴 가능한 것을 얘기하지만, 모든 경우에 그들은 아름다움과 놀라움을 제공한다. 그러므로, 밤하늘을 보고 무엇이 우리를 죽게 만들지를 생각하지 말고, 우주의 깊이의 경이로움, 그리고 우주의 숭고함에 감탄해야 한다. /문병도기자 do@sedaily.com
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