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금성은 왜 불지옥행성이 되었을까?

금성은 우리에게 매우 친숙한 행성이다. 초저녁이나 새벽녘 해가뜨기 직전과 직후에 지평선 부근에서 엄청 밝은 행성이 간혹 보일텐데,  그것이 바로 금성이다. 잘 알다시피 금성은 수성 다음으로 태양에 가까운 돌덩어리 행성이며, 지름은 지구와 매우 흡사한 12000 km쯤 된다.  크기만 비슷한 것이 아니라 질량, 밀도, 등등 여러 물리적 특성이 지구와 유사하기 때문에 예로부터 금성을 지구의 쌍둥이 행성이라고 불러왔다.



겉으로 보이는 금성의 모습은 정말 아름답기 짝이 없다. 햇빛에 반사되어 금색으로 빛나는 금성을 망원경으로 보면 아마 가스행성과 버금가는 아름다움을  느낄 수 있을 것이다. 오죽하면 20세기 초 금성을 관측하던 천문학자들이 진지하게 '테라포밍'을 고려하고 있었을까?   하지만 그 꿈은 오래가지 못했다. 20세기 중반, 우주 탐사선이 최초로 금성 표면에 내려앉아 보낸 데이터는 전 세계의 천문학자들을 경악케 하였기 때문이다.



금성은 그 아름다운 겉모습과는 달리 상상조차 어려운 내부환경을 가지고 있었다.  금성의 표면은 물한방울 없는 아주아주아주 건조한 환경이었고, 군데군데 화산이 즐비하였으며 표면온도는 무려 섭씨 470도를 웃돌았다.  게다가 대기압은 수심 8~900m부근에 있을 때 받는 압력과 유사한 92기압이었으니.. '지옥'이라는 표현을 금성에 사용하여도 될 상황이었다.



그 뿐만이 아니다. 금성의 자전과 공전은 매우 이상했다. 금성의 자전주기는 지구 시간으로 243일, 그리고 금성의 1년은 지구 시간으로 224일이다.  자전보다 더 빠른 공전을 상상할 수 있을까? 이렇게 느릿느릿한 자전 탓인지, 금성에는 자기장 조차 거의 없다.  여기서 약간 첨언을 하자면, 얼핏 보면 금성의 하루는 243일로 금성의 1년보다 더 길것으로 생각할 수 있지만 사실 그렇지 않다.  금성의 자전은 존나게 느리기 때문에 자전주기와 하루의 길이는 다르게 된다.



금성의 하루를 묘사한 그림 자전주기는 243일이지만 하루의 길이는 그보다 못미치는 117일이다.   자전주기는 행성이 스스로 회전하여 한바퀴를 도는 데 걸리는 시간, 하루의 길이는 태양이 남중한 후 다음번 남중하는데 걸리는 시간이다.  지구는 자전주기가 워낙 짧기 때문에 자전주기=하루길이 라고 생각하면 되지만(사실 약간 다름) 금성은 조오오오온나게 느리기 때문에  금성이 자전을 하여 제자리에 오기 전에 태양이 다시 남중해버리는 기이한 현상이 발생하게 되고(이는 금성이 시계방향으로 자전하기 때문이기도 함)  이로인해 금성의 실제 하루길이는 117일정도가 된다.(만약 금성이 반시계 방향으로 자전했으면 하루의 길이는 단순히 계산상으로만 3천일을 넘었을 것이다)  그래서 금성에 사람이 살고있다면 그는 하루 걸러 한 번씩(이틀에 한 번씩) 생일을 맞게 되는 셈이다.



대기의 구성성분 역시 우리를 놀라게 하였다. 92기압에 달하는 금성의 대기의 96.5%를 이산화탄소가, 나머지는 질소, 황산 등이 차지하였고  수증기는 고작 20ppm에 불과하였다.   우리는 이쯤에서 한 가지 의문을 떠올려볼 수 있다.



탐사선이 최초로 보내온 금성 표면사진   왜 금성은 오늘날 지옥과도 같은 환경이 되었을까? 단지 지구보다 태양에 더 가까이 있어서?  사실 금성이 이렇게 불지옥 행성이 무엇보다도 태양에 가깝기 때문이라는 일차적 요인 때문일 것이다.   하지만 그것만으로는 금성의 대기조성과 수성보다 더 높은 표면온도를 설명할 수 없다. 무언가 다른 요인이 작용했다는 뜻이다.



과거의 금성을 나타낸 컨셉아트   나사의 GISS 연구소의 과학자들은 시뮬레이션을 통해 금성이 과거 약 20억년동안은 지구와 같이 바다가 지표를 뒤덮었을 것이고,  표면온도도 생명체가 거주가능할만한 수준이었다고 발표하였다. 즉 그들의 주장에 따르면 금성은 처음부터 불지옥 행성이 아니었다는 소리다.  그러면 어떻게 금성은 오늘날과 같이 변한 것일까?  이는 아주 간단한 논리전개를 통해 쉽게 이해할 수 있다. 먼저 금성의 지표에 바다가 있었다고 생각해보자.



금성은 태양으로부터 약 1억km 떨어져있다.(지구 태양간 거리의 2/3정도) 따라서 금성이 받는 태양에너지는 지구의 2배정도라고 생각하면 된다.  초기에는 별다른 문제가 없었을 것이다. 왜냐하면 태양이 막 생겨났을 때에는 그다지 뜨겁지 않았으니깐.  과학자들은 초기 태양은 지금 밝기의 약 70%수준이었다고 말한다.  지구보다 2배나 많은 에너지를 받음에도 태초에 바다가 존재할 수 있었던 이유는 여기에 있었다.



하지만 시간이 지나면서 태양은 점차 밝아졌고, 이로인해 금성의 표면온도는 서서히 상승하게 된다.  금성 표면온도가 상승하면서 바다가 증발하여 수증기가 되었고,  수증기는 그 자체로도 온실가스로서 역할을 충실히 수행하지만 이녀석이 금성 대기 상층부로 올라가 자외선에 의해 쪼개지기도 했다.(H20 -> H2 + O)  수소는 가벼워서 날아가버리고 산소만 남게 되었는데, 이놈은 또 무거워서 대기중에 머물게 된다.   그러다가 지표에 있던 탄소와 결합하여 이산화탄소를 만들어내게 되는데(O + O + C -> CO2),  이렇게 만들어진 이산화탄소는 온실효과를 가속시켰고, 그 덕택에 금성의 표면온도는 더 오르게 되었다.



수증기와 자외선이 만나 산소와 수소가, 산소와 탄소가 만나 이산화탄소를 만들어낸다.   표면온도가 더 오르면 바다가 더 많이 증발하게 되고,  이렇게 생긴 무수한 수증기는 그 자체로 온실효과를 더욱 가속시키지만, 어떤 놈들은 상층부에서 자외선에 의해 분리되어 다시 이산화탄소를 만들어낸다.  결국 물은 거의 한방울도 남김없이 싸그리 증발하였고, 이렇게 증발한 녀석들은 수소와 산소로 분리된 후 탄소와 결합하여 이산화탄소를 만들었다.  그리하여 오늘날과 같은 금성이 탄생한 것이다.



이러한 현상을 과학자들은 runaway greenhouse effect, 즉 온실효과 폭주라고 말한다.  GISS 연구팀의 주장이 맞다면 금성은 과거 약 20억년동안 생명체로 번성했을지도 모른다.   그러다가 온실효과 폭주로 인해 바다가 모두 말라버리고 표면온도는 기하급수적으로 상승하여 종래에는 모든 생명체가 멸종했을 것이다.  그리고 오늘날과 같은 불지옥 행성이 되었겠지.     과학자들이 주장하는 금성의 불지옥화에 대한 설명은 꽤나 그럴듯해보인다. 무려 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 가지고 주장하는 것이니깐.  그런데 금성의 온실효과 폭주를 보고 있노라면 왠지 모르게 불길하다. 왜냐하면 이러한 기후 변화는 지구에게도 닥쳐올 수 있기 때문이지.  실제로 많은 대기학자들은 20억년 내로 지구 역시 금성과 같은 현상을 겪을 것이라고 내다보고 있다.



 이는 태양이 나이를 먹어감에 따라 점점 더 밝아지는 것에 대한 자연스러운 결과이며, 이는 피해갈 수 없을 것이다.  하지만 혹자는 '인류'라는 존재가 지구의 온실효과 폭주를 훨씬 더 앞당길 수 있다고 한다.  정말로 인류가 내뿜는 이산화탄소로 온실효과 폭주가 시작될 수 있을까?


대기학자들의 연구결과에 따르면 지구가 현재 받고 있는 태양에너지를 기준으로 하였을 때  대기중 이산화탄소 농도가 약 30000 ppm쯤 되면 온실효과 폭주현상이 발생할 수 있다고 한다.  오늘날 지구 대기의 이산화탄소 농도는 약 400 ppm인걸 감안하면 아직 안심할 수 있다고 볼 수 있겠다.  사실 400 ppm이라는 수치도 대단한게, 산업혁명 전에는 300ppm도 안됐으니 200년이라는 짧은 시간에 인류가 100 ppm을 올린 것이다.  단순히 이 추세로 계산하더라도 10만년 내로 30000 ppm을 돌파할테니 자연적으로 폭주가 발생하는 20억년이라는 기간을 엄청나게 앞당길 것만 같다.  하지만 과연 지구에 천만년동안 이 속도를 유지할 수 있는 화석연료가 묻혀있는지에 대해 생각해본다면 조금은 낙관적인 결말을 기대할 수도 있다.




만약 인류가 지구상에 있는 모든 화석연료를 소모한다고 하면?  과학자들은 인류가 지구상의 모든 화석연료를 태워도 이산화탄소 농도는 3000 ppm 수준에 그칠 것이라는 결론을 얻었다.  하지만 과학자들은 '아웃라이어'를 신중하게 고려하고 있다. 데이터 분석에서 등장하는 아웃라이어라는 표현에서 짐작할 수 있듯이  전체적인 경향을 따르지 않고 특이한 지점에 가있는 녀석을 의미한다. 인류가 화석연료를 싸그리 태워도 임계선인 30000 ppm에는 한참 못 미치지만  우리는 항상 모든 가능성을 염두해 두어야 한다는 뜻이다. 그렇기 때문에 지금부터라도 온실가스 배출량을 전세계적으로 제한하는 것일 테지.

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현대 과학기술로도 어려운 고도의 석재 가공술로 다듬어진 티와나쿠의 푸마푼쿠 유적, 남태평양의 절해고도 이스터섬에 1만 년 전 세워진 현무암 모아이 석상, 조선 초 <혼일강리역대국도지도混一疆理歷代國都之圖>에 그려진 1만 년 전 아프리카의 초거대 호수. 모두 상식적으로는 이해하기 어려운 불가사의다. 이런 미스터리들은 흔히 외계인 개입설이나 근거가 부족한 추측들로 모호하게 얼버무려지곤 한다.

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2) 화강암 석관



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타공 시 드릴을 사용했다 것의 증거가 될 …

화성은 왜 사막행성이 되었을까?

태양계는 정말 특이하다. 평범한 것 같지만 사실은 우리은하에서 상위10퍼센트에 해당하는 질량을 가진  태양부터 마치 약속이나 한 것처럼 소행성대를 기준으로 안쪽에는 암석행성, 바깥쪽에는 가스행성이 4개씩 존재하는가 하면 대부분의 행성이 태양의 적도면을 따라 공전하는 등, 태양계는 우연치고는 너무 정교하고 아름다운 형태를 가지고 있다.



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 화성은 금성과 더불어 20세기 천문학자들을 매료시킨 행성 중 하나이다. 금성이 겉으로 보이는 아름다움을 선사하였다면, 화성은 지구와 닮은 점을 발견할 수 있었다는 점에서 그들을 흥분시켰을 것이다.



 화성의 극관 극지방에 존재하는 얼음덩어리인(대부분이 드라이아이스지만) 극관, 군데군데 피어오르는 구름, 기울어진 자전축으로 인해 확인할 수 있는 4계절의 징후 등등.. 푸르른 초목을 확인할 수 없다는 점을 빼면 지구와 쏙 빼닮은 행성이다.


 망원경으로 관측된 화성의 구름 
 일부 천문학자들은 화성의 극관을 보고 여름에는 이들이 녹아 작지만 호수를 만들어 초목이 성장할 것이라고 상상하기도 하였다. 이러한 특징 때문에 화성은 20세기 공상과학소설에서 자주 등장하는 행성이 되었다. 화성 표면에 보이는 물줄기를 보고 지적생명체가 파놓은 운하라고 주장하는 공상소설도 있었으며, 21세기에 들어서는 화성에 존재하는 외계인이 지구를 침공하는 영화 등을 선보이기도 하였다. 이렇…

불로불사의 존재, 랍스터

생명체의 수명은 '텔로미어'가 결정한다. 텔로미어는 염색체 가닥의 양쪽 끝에 붙어 있는 꼬리로서 세포가 분열할 때마다 길이가 점점 짧아지고, 끝내 텔로미어가 다 짧아져 사라지면 생명체는 죽게된다.

 텔로미어와 관련해 가장 유명한 생명체는 '랍스터(바다가재)'이다. 랍스터는 '텔로미어'를 '복구'하는 능력을 가지고 있다. 바닷가재의 세포에 있는 '텔로머라아제'라는 효소가 '텔로미어'를 짧아지지 않게 만든다. 그래서 랍스터는 생물학적 영생을 갖고 있는 생명체이며 절대 '자연사'하지 않는다.

70년 된 랍스터
다시 말해 사고나, 다른 동물에게 잡혀 먹지 않는 이상 절대 죽지 않는다는 말이다. 또한 랍스터는 텔로머라아제가 항상 몸에 작용하고 있어 텔로미어가 파괴되는 일을 방지하므로 랍스터는 '노화'되지 않고 지속적으로 '성장'만을 평생에 걸쳐 반복하게 된다.

이쯤에서 드는 한가지 의문점이 있다. 왜 기네스북에 등재된 가장 오래 산 랍스터는 200살 밖에(?)되지 않는 것일까? 랍스터가 자연사하지 않는 생명체라면 그 이상의 세월을 산 랍스터도 발견되어야만 한다.

그 이유는 랍스터가 '자연사' 하진 않지만 '사고사'를 많이 당하기 때문이다. 랍스터는 먹이사슬에서 낮은 쪽에 위치하고 있어 다른 바다생물에게 많이 잡아 먹히는 생물이다. 

랍스터는 먹이사슬에서 낮은 쪽에 위치하고 있어 다른 바다생물에게 많이 잡아 먹히는 생물이기도 하지만 랍스터가 가장 많이 당하는 '사고사'의 원인은 '껍질'이다. '랍스터와 같은 갑각류 생물들은 껍질을 갈아입는 '탈피'를 한다.

갑각류 생물들은 탈피를 하면 껍질이 두껍고 단단해지며 커지는데 몸도 껍질에 맞게 함께 커지게 된다. 랍스터의 경우 이 같은 탈피의 과정을 거치면서 백 년정도를 살게 되면 껍질이 너무 두껍고 단단해져 자기 힘…

블랙홀과 홀로그램 다중우주론

가끔씩 우리들은 '나'의 정체성에 대해 묻곤 한다. '나'라는 것은 그저 분자들 끼리의 결합일 뿐인데 어떻게 정체성을 가질까? 혹시 우리 인류는 인류 위의 전지전능한 무언가가 만든 프로그램 속에서 돌아다니는 전기적인 신호이지 않을까?

 이번에 소개할 우주론이 바로 이 물음에 대한 답을 어느정도 제시해 줄 수 있는 이론이야. 바로 홀로그램우주론이지. 사실 위의 질문은 수천년 전, 유명한 철학자 플라톤에서 부터 시작하는데, 그는 우리가 지각하는 것이 실체의 극히 일부이며, 진짜 실체는 우리가 인지할 수 있는 한계를 넘어선 곳에 훨씬 다양한 형태로 존재한다고 결론을 내렸다.



 실제로 우리 눈에 보이는 것은 실체가 3차원 공간에 투영된 영상일지도 모른다. 영화에 나오는 홀로그램처럼 2차원에 놓인 정보가 3차원에 투영되어 입체적으로 보이는것처럼 말이다. 사실 홀로그램 우주론은 단순히 상상만으로 탄생한 개념이 아니다. 그 생각의 출발점은 홀로그램과는 전혀 상관없을 것처럼 보이는 천체에서부터 시작한다. 아인슈타인의 일반상대성이론이 발표된 당시, 그 이론을 이해한 사람은 손에 꼽을정도로 적었다. 그중 한명이 바로 칼 슈바르츠실트라는 과학자였다.


 칼 슈바르츠실트
 그는 일반상대성이론이 발표된 후 몇 개월도 안돼서 그 이론을 꿰찼고, 아인슈타인조차도 근사적으로밖에 구할 수 없었던 아인슈타인 방정식의 해를 최초로 구하는 데 성공한다. 이 해를 슈바르츠실트 해라고 부른다. 슈바르츠실트의 해를 간단히 설명하자면, 우리가 익히 들었을 법한 우주의 시공간에 관한 내용인데, 우주공간에 질량을 지닌 물체를 가져다 놓으면, 그 물체는 그 물체 주변의 공간을 왜곡시킨다.


 헌데 슈바르츠실트 해는 이런 기본적인 시공간의 성질 외에도, 특이한 성질이 하나 더 있었는데, 만약 이 천체의 질량이 아주 작은 영역에 밀집되어있다면 그곳에 구멍이 형성된다는 점이다.


 따라서 주변 공간이 극단적으로 휘게 된다. 무엇이건…

태양의 미스테리 1편

테양.아침이면 해가 뜨고 저녁에는 해가 지며 태양 때문에 계절의 변화가 생긴다.

또한 태양은 지구의 역사, 신화, 문명, 기술, 과학, 문학 등 인류사에 지대한 공헌을 해왔다. 말 그대로 생명의 창조자인 셈이다.

오늘은 이 태양의 온도에 대해 알아보자. 태양에서 가장 뜨거운 곳은 어디일까?

당연히 핵융합 반응이 일어나는 핵이다. 태양의 핵은 1천500만도 정도로 추정되고 있다. 높은 온도와 높은 압력 덕분에 태양의 핵 에서는 매 초마다 4백만 톤의 물질이 에너지로 바뀌는 핵융합 반응이 일어난다.

그런 다음 핵융합이 탄생한 태양 에너지는 여러 층을 통과해 바깥으로 나온다. 따라서 바깥으로 갈수록 온도는 떨어지는데, 태양의 표면온도는 고작 5천도 정도밖에 안 된다.


하지만 이게 다가 아니다. 평상시 눈에 보이는 둥글고 노란 태양이라면 여기가 태양의 끝이 맞다. 하지만 태양의 끝은 아직 끝나지 않았다.

우리가 흔히 생각하는 태양의 표면은 광구(photosphere)라고 한다. 그리고 광구 밖으로 태양의 대기라 할 수 있는 채층(chromosphere)과 코로나(corona)가 있다. 채층은 특별한 필터를 쓰거나 달이 태양을 완전히 가리는 개기일식이 일어날 때 보인다. 그리고 코로나는 개기일식일 때만 보인다. 
태양의 끝은 없는 셈이다.

지금까지 태양의 구조를 일일히 설명한 이유는 바로 코로나 때문이다. 왜 코로나가 관심을 끄는 것일까?

사실 코로나 때문에 태양의 경계는 어디까지이다, 라고 얘기하기가 어렵다. 코로나는 태양 표면인 광구로부터 1천300만 킬로미터 정도 퍼져 있다. 
하지만 태양 자기장의 영향으로 크기와 모양이 계속 변하여 어디까지가 코로나다 하고 말하기 어렵다. 
크게 확장할 때 코로나의 범위는 태양계의 바깥 부위인 천왕성까지 닿을 정도다. 코로나는 우리 눈에 보이는 태양보다 훨씬 먼 곳까지 영향을 미치는 셈이다.
하지만 코로나에 대한 최대 관심거리는 온도이다. 태양 표면은 고작 5천도 밖에 안 되는데, 코로나는 무려 2백만 도나 된다. 
전구처럼…

궤도 방정식

태양계를 보면 너무도 묘하다. 방정식에 의해 모든 행성의 태양과의 거리가 거리가 꼭 맞아 떨어진다거나, 프로그램된 것 마냥 궤적을 그리고 있다. 다음에서 잘 알려진 궤도 방정식을 살펴보자. 케플러 법칙 케플러는 스승인 브라헤가 평생 동안 관측한 자료를 분석하여 행성의 운동법칙을 발표했다. 제 1법칙 : 타원의 법칙(the law of ellipses)
"각 행성의 궤도는 태양을 한 초점으로 하는 타원이다." 케플러는 관측 자료를 바탕으로 많은 궤도 형태 모형을 시도하였다. 그 결과 1609년에 행성의 궤도면은 태양을 지나가고, 그 형태는 타원임을 알아냈다.
제 2법칙 : 면적의 법칙(the law of area)
"행성과 태양을 잇는 직선은 같은 시간 동안 같은 넓이를 휩쓸며 지나간다." 케플러는 행성의 공전속도를 조사하여 행성의 궤도가 태양에 가까울수록 행성의 공전속도가 빨라짐을 알아냈다.
제 3법칙 : 조화의 법칙(the harmonic law)
"행성의 항성 주기의 제곱은 궤도 긴반지름의 세제곱에 비례한다." 케플러는 행성의 운동의 조화성을 꾸준히 연구한 결과 1619년에 제 3법칙을 알아냈다. 주기를 p라 하고 궤도 긴반지름을 a라 하면,
으로 나타낼 수 있다. 처음에 a를 평균 반지름이라 생각했으나 긴반지름으로 판명 되었다. 이 법칙을 통해 행성에서 태양까지의 거리를 구할 수 있다.

사람이 칼로 날아오는 총알을 베는것이 가능할까?

사람이 칼로 날아오는 총알을 베는것이 가능할까? 가능하단다.



이 남자는 "이사오 마치"로 일본 총리의 개인 보디가드를 맡고 있는 사무라이다.
시속 700km로 날아오는 테니스 공을 베는 것으로 기네스 북에 올라있다.
하지만, 전 세계가 놀란 것은 그것 때문이 아니다.

350km/h 로 날라오는 BB탄을 두동강 낼 수 있는 유일한 자.

디스커버리 채널의 "미스버스터"란 쇼에서도 이사람 특집을 다룬적이 있다.
전문가의 소견은 다음과 같다.

이 남자는 눈으로 보고 언제 칼을 휘두르는게 아니고 직감과 무의식적인 계산을 사용해 칼을 휘두른다!


여러 차례 시도하지 않아도 수차례 재현 가능하다는 것은 그의 재능이 이미 검증 되었다고 생각된다. 인간의 직관적 물리행동은 그 한계가 없을지도 모르겠다.

고대 화성에 큰 바다 존재…물 순환도 지구와 비슷

'히파니스 계곡' 하구에 강-바다 만날 때 생기는 삼각주 존재 

화성 히파니스 계곡 [출처: NASA/JPL-Caltech]

(서울=연합뉴스) 엄남석 기자 = 고대 화성에 물이 흘렀다는 것은 이미 기정사실로 받아들여지고 있다. 하지만 단순히 물이 있었다는 것을 넘어 거대한 바다가 존재했고 물의 순환도 지구와 비슷했다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 

런던자연사박물관의 행성 과학자 조엘 데이비스 박사는 고대 하천으로 추정되는 '히파니스 계곡(HypanisValles)' 하구 유역의 침전물 형태를 분석한 결과, 상당한 양의 물이 거대한 물을 만나면서 형성된 것으로 보인다고 과학저널 '지구·행성과학 회보(EarthandPlanetaryScienceLetter