우주의 시각에서는 멀지않은 곳에 위치한 지구와 유사한 외계행성 2개가 새롭게 발견됐다. 지난 18일(현지시간) 독일 괴팅겐대학 등 연구팀은 지구에서 12.5광년 떨어진 곳에 위치한 ‘티가든(Teegarden)의 별’ 주위를 도는 외계행성 2개를 발견했다고 발표했다. 물과 생명체가 존재할 가능성이 있는 '슈퍼지구' 후보가 된 이 행성들은 지구 질량의 1.1배 정도로, '티가든 b'는 지구시간으로 단 4.9일, '티가든 c'는 11.4일 만에 항성인 티가든의 별을 공전한다. 이처럼 항성과 바짝 붙어있음에도 두 행성이 ‘생명체 거주 가능 공간’(habitable zone)으로 분류된 것은 티가든의 별의 특징 때문이다. 일반적으로 항성과 행성 간의 거리는 생명체가 살 만한 곳인지 예측해 볼 수 있는 중요한 자료가 된다. 지구처럼 행성이 태양(항성)과 멀지도 가깝지도 않은 적당한 위치에 놓여야 액체상태의 물이 존재할 수 있기 때문이다.그러나 티가든의 별은 우리의 태양과 많이 다른 적색왜성이다. 적색왜성은 태양보다 작고 침침한 별로 오히려 거리가 가까워야 생명체가 살기에 적절한 위치가 된다. 연구팀의 분석에 따르면 티가든의 별 나이는 태양보다 거의 두배나 많은 80억 년이지만 온도는 2700°C에 불과하다. 이같은 항성의 특징 때문에 바짝 붙어있는 티가든 b의 경우 0~50°C 사이의 표면 기온, 보다 멀리 떨어진 티가든 c도 대략 -47°C로 추정해 화성과 비슷할 것으로 예측했다. 논문의 선임저자인 마티아스 체흐마이스터 연구원은 "두 외계행성은 우리 태양계 내행성들을 닮았다"면서 "생명체 거주 가능 공간에 위치해 있어 액체상태의 물이 존재할 수도 있다"고 설명했다. 특히나 연구팀은 80억 년에 달하는 티가든의 별의 나이 덕에 만약 생명체가 존재할 경우 충분히 진화할 시간을 가졌을 것으로 추정했다. 한편 이번 연구는 스페인의 칼라 알토 천문대에 있는 카르메네스(CARMENES) 장비로 티가든의 별을 200여 차례 이상 관측해 이루어졌으며 논문은 ‘천문학 & 천체 물리학 저널’(the journal Astronomy & Astrophysics) 최신호에 발표됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

20세기 최악의 사고로 기록된 체르노빌 원전 폭발 사고. 이 사고를 배경으로 한 드라마 ‘체르노빌’이 인기를 끌면서 33년간 유령도시로 방치됐던 체르노빌에 최근 관광객이 몰려들고 있다. 그러나 드라마의 인기가 엉뚱한 방향으로 흘러가고 있다. 지난 5월 미국 HBO에서 방영한 5부작 드라마 ‘체르노빌’은 체르노빌 원전 폭발 사고 이후를 배경으로 한다. 사고를 은폐하려는 소련 정부와 진실을 밝히려는 핵물리학자, 그리고 소방관과 군인, 광부들의 희생을 그렸다. 인기는 어마어마하다. 시청률도 ‘왕좌의 게임’을 넘어섰다.HBO에 따르면 드라마 ‘체르노빌’ TV 시청률은 35%다. HBO고와 HBO나우 등 OTT플랫폼 온라인 스트리밍 시청률은 52%를 기록했다. HBO 드라마 시리즈 중 디지털 플랫폼에서 시청률 50%를 넘긴 것은 이 드라마가 최초다. ‘왕좌의 게임’도 46%를 넘기지는 못했다. 누적 시청자 수는 800만을 넘었으며 평점 역시 10점 만점에 9.7점으로 왕좌의 게임보다 0.3점 앞서고 있다. 이는 현재까지 등록된 TV시리즈 평점 중 가장 높은 점수다. 이 같은 드라마의 인기에 힘입어 우크라이나 관광업계도 때아닌 호황을 맞았다. 워싱턴포스트 등은 11일(현지시간) 드라마 방영 이후 체르노빌 관광상품 예약 건수가 전년 대비 30% 증가했으며, 관광객 수도 2배 이상 늘었다고 보도했다.지난 1986년 4월 26일, 구소련 체르노빌 원자력발전소가 폭발하면서 작업자 2명이 그 자리에서 사망하고 구조 및 진화작업을 벌이던 직원 및 소방대원들이 방사능에 피폭됐다. 주민 9만여 명이 모두 강제 이주됐으나 사고 후 6년간 발전소 해체작업에 동원된 노동자 5700여 명과 민간인 2500여 명이 사망했다. 사고로 방출된 1억 Ci의 방사능은 기류를 따라 유럽 전역으로 확산됐고 우리나라 일부 지역에서도 낙진이 검출됐다. 현재까지도 약 43만 명이 암, 기형아 출산 등 각종 후유증에 시달리고 있는 것으로 추정된다. 20세기 최악의 참사로 꼽힐 만큼 피해 규모는 어마어마하다. 그러나 드라마를 보고 체르노빌을 찾아간 일부 관광객에게 참사 현장은 그저 ‘핫플레이스’에 불과했다.특히 인스타그램 등 SNS에서 영향력을 행사하고 있는 인플루언서의 부적절한 행태가 눈살을 찌푸리게 한다. 11만5000명의 인스타그램 팔로워를 보유한 한 여성은 황폐한 체르노빌에서 엉덩이가 그대로 드러나는 속옷만 입은 채 촬영한 사진을 공유했다. 다른 여성은 방사성 물질 피폭의 위험성에 대한 경각심 없이 그저 체르노빌 방문을 인증하기 위해 짙은 화장을 하고 방사선복을 입은 채 셀카를 찍었다. 사고 후 흉물로 변해버린 체르노빌 놀이공원 앞에서 웃으며 찍은 사진들도 눈에 띈다. 이곳의 녹슨 대관람차는 체르노빌에서 일어난 참사를 단적으로 보여주는 사례로 꼽힌다. 그러나 현재는 인증사진을 남기기에 좋은 ‘체르노빌 핫 스폿’이 되어버렸다.다소 유난스러운 체르노빌 관광 인증사진이 논란이 되자 보다 못한 드라마 제작진이 자제를 호소하고 나섰다. ‘체르노빌’의 크리에이터 크레이그 메이진은 11일 자신의 트위터를 통해 “드라마의 인기로 체르노빌 방문객이 늘었다니 신기한 일이다. 그러나 부디 그곳에서 끔찍한 비극이 일어났었다는 사실을 기억해주기 바란다. 체르노빌에서 고통을 받고 희생을 치렀던 모든 이에게 존중심을 가지고 행동했으면 한다”고 지적했다. SNS 이용자들 역시 “사고로 목숨을 잃은 사람들에게 무례한 사진이 많다. 참사에 무감각하다”며 비판을 쏟아내고 있다. 한 트위터 사용자는 “믿을 수 없을 정도로 무지한 사람들”이라며 “부끄러워할 필요가 있다”고 꼬집었다. 그러나 한편에서는 체르노빌을 상품화한 우크라이나 정부의 책임도 크다는 지적이 나온다. 우크라이나는 관광객을 대상으로 체르노빌 투어 상품을 운영하고 있다. 경비행기를 타고 하늘에서 체르노빌을 볼 수 있는 상품과 프라이빗 투어는 물론 드라마 '체르노빌' 투어도 따로 마련돼 있다. 가격은 약 80달러에서 200달러까지 다양하며 우크라이나인 가이드가 체르노빌을 안내한다. 체르노빌 투어를 이용한 한 국내 여행객은 "체르노빌의 방사능 수치를 측정해보는 건 투어에 포함돼 있는 일정"이라고 밝혔다. 이 여성 관광객은 "여행 당시 가이드가 대머리였는데 머리카락이 없는 게 방사능 때문은 아니라는 우스갯소리를 던졌다. 참사 현장에서 할 만한 농담은 아니라는 생각이 들었다"고 설명했다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

‘내 엉덩이를 걷어차 다오’ 2015년 7월, 역사적인 명왕성 근접 비행을 성공한 뉴호라이즌스호의 비행속도는 초속 20㎞(시속 7만 5200㎞)였다. 이는 인간이 만들어낸 속도 중 최고 속도로, 총알 속도의 20배에 달하는 것이다. 현재 인류가 가진 자원과 로켓으로 태양의 중력을 뿌리치고 나아갈 수 있는 한계는 목성 정도까지다. 그럼 무슨 힘으로 뉴호라이즌스는 명왕성까지 그처럼 빠른 속도로 날아갈 수 있었을까? 답은 '중력 도움'(gravity assist)이었다. 중력 보조라고도 하는 이 중력 도움은 영어로는 스윙바이(swing-by), 또는 플라이바이(fly-by)라고도 하는데, 한마디로 ‘행성궤도 근접 통과’로 중력을 슬쩍 훔쳐내는 일이다. ​ 그랜드피아노만 한 크기에 무게는 478㎏인 뉴호라이즌스가 발사될 때의 탈출속도는 지구 탈출속도인 11.2㎞를 훨씬 넘는 초속 16.26 km로, 지금까지 인간이 만들어낸 물체 중 가장 빠르게 지구를 탈출한 것으로 기록되었다. 그런데 탐사선이 1년을 날아가 목성에 근접해서는 이 중력 도움 항법으로 초속 4㎞의 속도를 공짜로 얻었다. 이로 인해 명왕성으로 가는 시간을 약 3년 단축할 수 있었다. 중력 도움을 간단히 설명하자면, 탐사선의 속도를 높이기 위해 천체의 중력을 이용한 슬링 숏(slingshot·새총쏘기) 기법으로, 행성의 중력을 이용해 우주선의 가속을 얻는 기법이다. 탐사선이 행성의 중력을 받아 미끄러지듯 가속을 얻으며 낙하하다가 어느 지점에서 적절히 진행각도를 바꾸면 그 가속을 보유한 채 새총알처럼 튕기듯이 탈출하게 된다. 행성의 각운동량을 훔쳐서 달아나는 셈이다. 말하자면 우주의 당구공 치기쯤 되는 기술이다. 행성의 입장에서 본다면 우주선의 엉덩이를 걷어차서 가속시키는 셈으로, 이론상으로는 행성 궤도속도의 2배에 이르는 속도까지 얻을 수 있다. ​중력 도움을 받기 위해 우주선은 대상 천체에 대해 쌍곡선 궤적을 그릴 수 있는 조건으로 접근해야 한다. 쌍곡선 궤적은 우주선이 어떤 행성(쌍곡선 궤적의 초점이 된다)의 중력권 내를 잠깐 비행하더라도 그 행성의 중력권에 잡히지 않는 궤도가 된다. 태양을 초점으로 공전하는 혜성들의 궤도가 대개 이 쌍곡선 궤적이다. 혜성들은 거의 태양을 향해 쌍곡선을 그리며 가까이 다가왔다가 다시 멀어지는 형태의 궤적을 그린다. 중력 도움을 받으려는 우주선의 상대속도가 행성의 중력에 포획되지 않을 만큼 충분히 빠를 때 이런 식의 근접비행이 가능하다. 현재까지 인류가 개발한 로켓의 힘으로는 겨우 목성까지 날아가는 게 한계이지만, 이 스윙바이 항법으로 우리는 전 태양계를 탐험할 수 있게 된 것이다. 중력 도움으로 목숨 구한 이야기 중력 도움이란 이 기발한 아이디어를 처음으로 떠올린 사람은 20세기 초반 러시아의 이론물리학자 ​유리 콘드라트유크였고, 뒤에 미국의 수학자 마이클 미노비치가 더욱 섬세하게 가다듬었다. 중력 도움을 최초로 활용한 우주선은 러시아의 달 탐사선 루나 3호였다. 1959년 달의 뒷면을 촬영하기 위해 발사된 루나 3호는 중력 도움으로 달의 뒷면을 돌면서 찍은 사진을 지구로 전송했다. 인류에게 달의 뒷면을 최초로 볼 수 있게 해준 루나 3호는 그후 달에 추락하여 고철 덩어리가 되었다. 중력 도움으로 사람의 목숨을 건진 사례도 있다. 바로 아폴로 13호의 얘기다. 1970년 4월 달 착륙을 목적으로 발사되었던 이 우주선은 지구로부터 32만㎞ 떨어진 달의 중력권에서 선체의 이상 진동으로 산소 탱크가 폭발해 사령선이 심각하게 파손되었다. 세 승무원은 사령선을 버리고 달 착륙선으로 옮겨 탔다. 당연히 달 착륙 미션은 중단되었고, 미 항공우주국(NASA) 관제본부의 비행감독 진 크렌즈는 세 승무원의 귀환시킬 수 있는 유일한 방법은 달의 중력 도움으로 달 착륙선을 귀환궤도에 올릴 수밖에 없다고 생각했다. 사령선의 엔진을 이용해 우주선을 지구로 돌리는 게 가장 간단한 방법이었지만, 폭발로 인해 엔진의 정상 가동을 장담할 수 없었다. 만약 실패한다면 3명의 승무원은 영원히 우주의 미아가 되고 말 판이었다. 달의 중력 도움도 결코 만만한 방법은 아니었다. 달 착륙선의 엔진을 이용해 달의 뒤편으로 돌아간 다음 정확한 침로를 잡으면 지구로의 귀환궤도에 오를 수 있지만, 약간의 오차만 나더라도 궤도 수정을 할 수 없기 때문에 지구와는 엉뚱한 방향으로 가버릴 위험이 있는 것이다. 참으로 목숨을 걸고 하는 도박이었다. 관제센터는 우주선의 궤도에 영향을 주지 않기 위해 우주선 바깥으로 소변을 투기하는 것까지 금지시켰다.(이 명령이 소변 금지인 줄 착각하는 바람에 소변을 참았던 한 승무원은 요로 감염에 걸렸다.) 승무원들은 손에 땀을 쥐게 하는 기동으로 달의 중력 도움을 받은 끝에 귀환 궤도에 올랐다. 그들이 지구 상공에 모습을 드러낼 때까지 세계는 숨을 죽이고 사태의 진행을 지켜보았다. 이윽고 착륙선 아쿠아리우스를 떼어낸 후, 사령선 오디세이가 무사히 태평양에 착수했을 때 세계는 환호성을 올렸다. 살아서 돌아올 확률이 지극히 낮았음에도 달의 중력 도움을 받은 끝에 무사히 귀환할 수 있었던 것이다. 만약 폭발이 착륙선을 떼어낸 후에 일어났으면 승무원들이 생환했을 확률은 제로였다. 아폴로 13호의 사고에 관한 내용은 1995년 '아폴로 13'이라는 제목으로 영화화되었다.​태양계를 누비는 힘 ‘스윙바이’​ 중력 도움이라는 아이디어가 없었더라면 목성 너머의 태양계는 우리에게 그림의 떡이었을 것이다. 목성에 갈릴레오호를, 토성에 카시니호를, 그리고 해왕성과 그 너머까지 보이저 1,2호를 보낼 수 있게 된 것도 모두 중력 도움 덕분이었다. 연료를 별로 사용하지 않고도 비교적 빠른 시간 내에 목적지에 도착할 수 있기 때문에 현재 거의 모든 탐사선이 다른 행성 궤도에 진입하는 스윙바이 항법을 선택한다. 스윙바이를 활용해 처음으로 토성에 다다른 탐사선은 1973년 발사된 파이어니어 11호였고, 태양계 바깥쪽의 거대 행성들인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사하기 위해 발사된 보이저 1,2호는 처음부터 당시 최신 기술이던 중력 도움을 사용하도록 설계된 탐사선이다. ​ 1989년 미국 케네디 우주센터에서 발사된 목성 탐사선 갈릴레오는 자체 추진력으로만으로는 목성까지 갈 수가 없어 ‘여비’를 금성과 지구로부터 훔쳐왔다. 갈릴레오는 발사 4개월 정도 후에 금성으로부터 2.2㎞/s, 다시 10개월 후 지구로부터 5.2㎞/s, 다시 2년 후 지구로부터 3.7㎞/s의 속도를 각각 훔쳐냈는데, 세 차례에 걸쳐 훔쳐낸 속도 증가분은 무려 11.1㎞/s나 되었다. 갈릴레오가 지구로부터 두 차례 훔쳐낸 속도 증가분의 합은 8.9㎞/s나 된다. 지구는 그만큼 갈릴레오에게 각속도량을 빼앗긴 셈이다. 하지만 그래 봤자 갈릴레오의 질량 2,380kg은 지구 질량에 비하면 거의 0에 가깝다. 그래서 지구는 1억 년 동안 1.2cm쯤 늦춰지는 데 지나지 않는다. 어쨌든 중력 도움의 힘으로 6년 여 만인 1995년 12월 목성 궤도에 도착한 갈릴레오는 목성의 대기권과 그 주변, 특히 목성의 네 위성인 에우로파, 칼리스토, 이오, 가니메데의 탐사를 비롯해, 싣고 간 원추 모양의 탐사선을 목성의 구름 사이로 투하해 목성 대기의 온도, 기압, 화학 조성 등을 보고하는 등, 8년 동안 목성 궤도를 돌면서 혁혁한 전과를 올린 후, 2003년 9월 21일에 최후를 맞았다. 인공물로 가장 멀리 날아간 보이저 1호​​사람이 만든 물건으로 가장 우주 멀리 날아간 기록을 세운 것은 보이저 1호다. 총알 속도의 17배인 초속 17㎞의 속도로 날아가고 있는 보이저 1호 역시 중력 도움을 받은 탐사선이다. 본래 태양계 바깥쪽의 거대 행성들인 목성, 토성, 천왕성, 해왕성을 탐사하기 위해 1977년에 발사된 보이저 1호는 올해로 꼬박 42년을 날아가는 셈이다.​ 일명 ‘행성간 대여행’이라 불리는 행성의 배치가 행성간 탐사선의 개발에 영향을 주었는데, 이 행성간 대여행은 연속적인 중력 도움을 활용함으로써, 한 탐사선이 궤도 수정을 위한 최소한의 연료만으로 화성 바깥쪽의 모든 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성)을 탐사할 수 있었던 것이다. 이 항법을 활용하기 위해 보이저는 행성들이 직선상 배열을 이루는 드문 기회(몇백 년에 한 번꼴)를 이용했는데, 목성의 중력이 보이저를 토성으로 내던지고, 토성은 천왕성으로, 천왕성은 해왕성으로, 그 다음은 태양계 밖으로 차례로 내던지게 되는 것이다. 이렇게 우주의 당구치기를 하면서 날아갈 보이저 1호와 2호는 발사 시점도 대여행이 가능하도록 맞춰졌다. 현재 보이저 1호가 있는 곳은 태양계를 벗어난 성간공간으로 거리는 약 220억㎞쯤 된다. 이 거리는 초속 30만㎞인 빛이 달리더라도 20간이 넘게 걸리며, 지구-태양 간 거리의 145배(145AU)가 넘는 거리다. 거기에서 보이는 태양은 여느 별과 다름없는 흐릿한 별 하나에 지나지 않을 것이다. 보이저 1,2호가 지구를 떠날 때 공급받은 연료는 목성까지 갈 수 있는 분량이었다. 목성 너머 가는 에너지는 목성의 중력 도움으로 조달하라는 뜻이었다. 만약 목성이 탐사선의 엉덩이를 걷어차주지 않는다면, 보이저는 태양 기준으로 지구보다 더 가까워지지 않고 목성보다 더 멀어지지도 않는 타원형 궤도에 갇혀 영원히 뺑뺑이 도는 신세를 면치 못했을 것이다. 그러나 ​당시 최신 기술이던 중력 도움을 사용하도록 설계된 보이저 1호는 스윙바이 기법을 이용해 목성 중력에서 시속 6만㎞의 속도증가를 공짜로 얻었다. 보이저가 목성의 중력을 이용해 추진력을 얻을 때, 목성은 그만큼 에너지를 빼앗기는 셈이지만, 그것은 50억 년에 공전 속도가 1mm 정도 뒤처지는 것에 지나지 않는다. 보이저 1호는 목성의 중력 도움을 받은 덕으로 지금 이 순간에도 인간이 가본 적이 없는 미지의 세계를 향해 ​용맹정진하고 있다. 2025년이면 전력이 바닥나 지구와의 교신이 끊어지고 보이저는 침묵의 척후병이 되겠지만, 앞으로 4만 년 정도 더 날아가면 1.5광년, 15조㎞를 주파해 기린자리의 어느 이름없는 별 옆을 지날 것이다. 어쨌든 이처럼 인류가 지구상에 나타난 이래 최초로 태양계 너머 심우주 속으로 보이저라는 척후병을 보내 ​탐색할 수 있게 된 것도 ​한 물리학자의 상상력이 떠올린 중력 도움으로 가능해진 것이다. 이처럼 인간의 상상력은 위대하다. 아인슈타인의 말마따나 상상력은 지식보다 위대하다는 사실을 실감할 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

가천대학교는 학생 대상으로 시행하던 응급처지교육을 교직원까지 확대한다고 13일 밝혔다. 지난 2015년부터 안전의식을 높이고 응급상황에 대처하기 위해 신입생 대상 응급처치교육을 의무화 했다. 교양 필수 과목으로 지정해 모든 학생들은 교육을 이수해야만 졸업을 할 수 있다. 이 교육을 통해 학생들은 심폐소생술(CPR)과 응급상황관리, 자동제세동기(AED)사용법 등을 배워 응급 상황에 대처할 역량을 키운다. 그동안 1만6318명이 교육을 받았으며 올해도 4000여 명의 신입생이 이수할 예정이다. 가천대는 언제 닥칠지 모를 응급상황에 대비하기 위해 올해부터 교육을 교직원까지 확대했다. 1학기 173명이 교육을 받았으며 2학기에 나머지 교직원들이 교육을 받게 된다. 이달 초 수업 중 여학생이 쓰러지자 같이 수업 받던 다른 학생이 119에 신속하게 연락하고 전민석(22·나노물리학과1학년)씨가 심폐소생술을 실시해 쓰러진 학생을 안전하게 병원으로 후송하는 등 교육효과도 나타났다. 전민석씨는 “수업 중 옆자리에 앉아있던 학생이 소리를 지르며 쓰러져 당황했지만 응급처치교육을 떠올리며 심폐소생술을 했다”며 “쓰러진 학생이 건강에 이상이 없이 깨어나 다행”이라고 말했다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

‘기적의 해’ 1905년 알버트 아인슈타인은 세 편의 논문을 쏟아냈다. 특수상대성이론, 광전효과, 그리고 브라운운동과 관련한 방정식에 관한 것이다. 특수상대성이론과 광전효과 논문에 비해 브라운 운동에 관한 논문은 상대적으로 덜 알려져 있다. 19세기 영국 식물학자 로버트 브라운이 현미경으로 물에 떠있는 꽃가루가 끊임없이 불규칙하게 움직이는 모습을 발견했다. 사람들은 액체나 기체 같은 유체내 움직이는 미세한 입자의 불규칙한 운동을 ‘브라운 운동’이라고 불렀다. 아인슈타인은 한 번 충돌로 입자를 움직일 수는 없지만 초당 수 백만번의 무작위 충돌로 브라운 운동이 나타날 수 있다는 사실을 맥스웰 기체분자이론을 적용해 방정식을 만들어 냈다. 미세입자운동의 비밀이 아인슈타인의 브라운운동 방정식을 통해 어느 정도 밝혀졌지만 여러 분자나 입자가 섞여 있는 혼합 유체에서는 잘 맞지 않았다. 그래서 혼합 유체에서 입자의 운동을 설명하는 것은 현대 통계물리학의 난제로 남게 됐다. 중앙대 세포화학동력학센터, 화학과, 서울대 화학과, 이화여대 화학·나노과학과, 서강대 화학과 공동연구팀은 세포 속 같은 복잡한 액체환경에서도 일관되게 나타나는 분자들의 수송 원리를 발견했다고 13일 밝혔다. 이 때문에 아인슈타인의 브라운 운동 이론으로도 해결되지 않던 통계물리학의 난제가 풀렸다는 평가를 받고 있다. 이번 연구결과는 미국국립학술원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 11일자에 실렸다. 연구팀은 복잡액체 속 입자나 콜로이드 상태의 입자 이동거리 분포는 시간에 따라 정규분포에서 벗어나는 정도가 늘어났다 줄어들었다하는 양상을 보인다는 것을 관찰했다. 이 같은 입자의 움직임은 세포핵, 세포질, 세포막, 고분자 유체, 유리, 이온액체 등 다양한 복잡액체에서 공통적으로 관찰됐다. 연구팀은 환경에 따라 운동성이 변하는 무작위 운동입자 모델에서 아인슈타인의 방정식과는 다른 새로운 수송방정식을 도출해냈다. 이 방정식은 과냉각된 물 분자의 운동은 물론 아령처럼 연결된 2차원 강체입자의 유체운동, 콜로이드 입자 운동 등 다양한 복잡유체 내 입자와 운동을 일관되게 설명할 수 있는 것으로 확인됐다. 또 연구팀은 이번 방정식에서 내적 무질서도, 외적 무질서도라는 새로운 개념을 제시하기도 했다. 성재영 중앙대 교수는 “이번 연구는 통계물리학 분야의 난제인 복잡유체 내 분자열운동과 수송현상을 설명할 수 있는 방정식과 그 답을 찾아낸 것”이라며 “세포 내 효소와 생체 고분자들의 열운동을 통해 나타나는 다양한 생명현상들을 물리화학적으로 이해하고 예측하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학자들은 초신성에서 방출된 별먼지가 예상치를 훨씬 웃돈다는 사실을 발견했다고 11일(현지시간) 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 보도했다. 거대 질량의 별이 대폭발로 종말을 맞을 때 엄청난 양의 별먼지를 우주공간으로 내뿜게 되는데, 이 성간 물질들은 다시 별이나 행성 등을 형성하게 된다. 그런데 이 별먼지의 양이 종래 과학자들이 예상하던 것보다 훨씬 많이 생성된다는 것을 발견한 것이다.　​ 운석에 의해 지구로 유입된 우주 먼지 샘플에 대한 연구는 지난 30년 동안 계속되었다. 그러나 운석이 가져다준 우주 먼지는 초신성 폭발로 인해 생성된 별먼지의 성분과는 다른 것으로 밝혀졌다. 독일의 막스 플랑크 화학 연구소 연구원들은 나노 스케일 이미징 분광기(Cameca NanoSIMS 50L)를 사용하여 우주 먼지 중 크기가 작은 알갱이의 화학성분을 전례없는 해상도로 측정했다. 연구진은 별먼지 중 여러 종류 알갱이의 화학적 조성을 분석하여 그 우주적 기원에 관한 결론을 도출해냈다. 연구진은 핵 합성 모델의 시험을 비롯해, 거대 질량 항성의 마지막 진화 단계인 적색거성에서 새로운 원자가 어떻게 생성되는지 알기 위해 연구를 시작했다.　​ 막스 플랑크 화학 연구소의 연구원이자 새 연구의 대표 저자인 얀 라이트너는 “우리는 알갱이의 일부가 실제로 초신성에서 기원했다는 사실을 발견하리라고는 전혀 기대하지 않았다”며 “46억 년 전에 우리 태양계를 형성한 우주 먼지인 태양계 성운은 비록 적지만 중요한 비율(약 1%)의 초신성 먼지를 포함하고 있었다”고 설명한다. 과학자들은 초신성이 우리 태양계의 생성에 어떤 기여를 했는가 하는 문제에 대해 지금까지 갑론을박하고 있는 실정이다. “별에서 오는 먼지의 양이 얼마나 되는지, 또는 초신성이 얼마나 많은 별먼지를 생성하는지, 그리고 그것들이 가까운 우주공간에 얼마나 많은 성간물질을 형성하는지에 대해 우리는 거의 모르고 있다”고 말하는 루이지애나 주립대학 천체물리학과의 제프리 클레이튼 교수는 “이것은 매우 뜨거운 연구주제”라고 덧붙였다. 그는 이번의 새 연구에는 참여하지 않은 과학자이다. 어쨌든 새 연구에 의해 우리 모두는 별먼지로 빚어진 존재이며, 우주의 모든 원소들은 별의 물질에서 비롯된 것이라는 개념이 보다 강화될 것이라고 과학자들은 생각하고 있다. 그러나 모든 성운이 초신성에서 유래되었다는 기존의 생각은 나중에 잘못된 것으로 드러났다. ‘천문학과 천체물리학’ 저널 연보에 게재된 A 2004 논문에 따르면, 원시 태양계를 형성한 성운의 90%가 초신성 폭발에서 온 것이 아니라 작은 질량의 별에서 나온 것으로 밝혀졌다. 그러나 초신성 폭발이 우리가 예상했던 것보다 더 많은 행성을 만들어내는 것으로 새 연구에 참여한 과학자들은 생각하고 있다. 이 연구는 또한 과학자들에게 우리 태양계의 기원에 대한 더 많은 단서를 제공한다. 이 연구에 관여하지 않은 미주리 대학의 천체물리학과 안젤라 스펙 교수는 “수소와 헬륨을 제외하고 태양계를 구성하는 모든 물질은 별에서 온 것”이라고 못박으면서 “어떤 유형의 별들이 어떤 공헌들을 했는지 정확히 아는 것이 우주의 진화를 이해하는 데 도움이 된다”고 밝혔다. 이 연구는 6월 10일(현지시간) ‘네이처’지에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지난해 11월 말 허젠쿠이 중국 남방과기대 교수가 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 후천성면역결핍증(AIDS)에 걸리지 않도록 유전자 편집을 한 쌍둥이 아기가 태어나게 했다고 발표해 전 세계 과학계가 발칵 뒤집혔다. 이후 중국 과학계 내에서도 비판과 자성의 목소리가 터져나오는 한편 생명과학계에서는 인간의 존엄성을 침해하지 않는 연구 지침을 마련하기 위한 모임을 갖는 등 움직임이 있었다.유전자 편집 기술 연구가 위축되는 것 아니냐는 우려도 있었지만 유전자 가위를 이용한 난치병 치료와 유전자 가위 기술의 정확도를 높이기 위한 연구는 꾸준히 이어지고 있다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 13일자에는 생명과학자들의 주목할만한 연구 두 편이 한꺼번에 실렸다. 우선 중국과학원 선전고등기술연구원, 중산대, 남중국농업대, 미국 매사추세츠공과대(MIT), 매사추세츠종합병원, 하버드-MIT 브로드연구소 등 공동연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 마카크 원숭이의 ‘Shank3’(섕크3) 유전자를 편집해 사람에게 나타나는 자폐증과 다른 신경발달장애와 관련된 증상을 그대로 재현하는데 성공했다. 자폐스펙트럼 장애는 소아 1000명당 1명꼴로 나타나는 발달장애로 타인과 상호관계가 형성되지 않고 정서적 유대감을 형성하기 어려운 것이 특징이다. 많은 연구자들이 자폐증을 치료할 수 있는 약물 개발에 나서고 있지만 모두 실패해 현재는 행동·심리 치료법이 유일하다. 자폐증 치료약물 개발에 나선 연구자들은 생쥐를 이용해 전임상실험을 했지만 생쥐와 사람의 신경학적 구조의 차이 때문에 치료제 개발로 이어지지 않았다. 이런 문제를 극복하고자 연구팀은 영장류를 이용해 치료제 개발의 단초를 마련하려고 시도했다.섕크3 유전자는 뇌의 선조체라는 부분에 위치해 있다. 선조체는 습관적 행동, 계획, 관계형성은 물론 자전거를 타거나 수영하는 법 같은 신체 기억을 형성하는데 도움을 주는 영역이다. 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 섕크3 유전자에 변이를 일으킨 마카크 원숭이 배아를 착상시킨 뒤 섕크3 유전자 변이를 가진 마카크 원숭이를 태어나게 했다. 이렇게 태어난 마카크 원숭이는 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람과 같이 강박적이고 반복적인 행동을 했고 다른 원숭이들과 상호작용이 적게 나타나는 것을 관찰됐다. 연구팀은 이들 마카크 원숭이의 뇌를 자기공명영상(MRI)으로 촬영한 결과 뇌 신경세포와 선조체 등에서 기능적 연결성이 감소되는 등 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람의 뇌 활동 패턴과 일치하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 자폐증 치료 후보 물질들을 투여해 약물 치료가 자폐스펙트럼 장애에 미치는 영향을 추가 연구할 계획이라고 밝혔다. 저후이후이 중국 선전고등기술연구원 교수는 “생물학 분야에서 생쥐 모델은 여전히 중요하지만 자폐증과 같은 신경장애 분야에서는 영장류를 이용한 실험모델이 더 효과적이라고 생각한다”며 “이번 연구는 자폐증의 신경생물학적 메커니즘에 대한 명확한 이해와 함께 효과적인 치료제나 유전자 치료법을 찾는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 미국 컬럼비아대 생화학·생물물리학과, 약리학과 공동연구팀은 크리스퍼-캐스 유전자 가위의 정확도를 높이고 오류 가능성을 낮출 수 있는 ‘인터그레이트(INTEGRATE)’라는 방법을 개발해 ‘네이처’ 13일자에 발표했다. 기존의 크리스퍼 유전자 가위는 가이드RNA가 원하는 유전자(DNA) 지점까지 찾아간 뒤 절단효소로 목표지점을 정확하게 잘라낸 뒤 이어붙이거나 새로운 유전자를 삽입하는 방식으로 유전자를 편집한다. 문제는 ‘잘라내고 이어붙이고 삽입하는’ 과정에서 오류가 발생할 가능성이 적지 않다는 것이다. 이 때문에 연구팀은 콜레라균에서 발견한 ‘점핑 유전자’를 이용해 가이드RNA가 원하는 위치까지 새로운 DNA를 끌고간 다음 바꾸고자 하는 DNA에 덮어씌우는 방식으로 유전자를 편집하는 ‘크리스퍼 유전자 접착제’ 기술이라고 설명하고 있다. 이 방식은 오류 발생 가능성을 기존 방식보다 획기적으로 낮춤으로써 유전자 치료나 작물 재배에 곧바로 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

상대성이론으로 현대물리학의 한 축을 만들어 낸 알버트 아인슈타인은 “꿀벌이 사라진다면 인류도 4년 내에 지구상에 사라질 것”이라는 말을 했다고 한다. 발언의 진위여부를 떠나 유럽에서 꿀벌은 소, 돼지에 이어 세 번째로 중요한 가축으로 대접받고 있다. 실제로 유엔식량농업기구(FAO)의 조사에 따르면 꿀벌은 세계 주요 100대 농작물 중 71개 작물의 가루받이(수분)을 돕는 것으로 알려져 있다. 그런데 2006년부터 미국과 유럽을 중심으로 꿀벌들이 대량 폐사해 사라지는 일이 잦아지고 있다. 기후변화와 함께 과도한 농약 사용 때문으로 알려졌지만 정확한 원인은 알려져 있지 않다. 이 같은 상황에서 영국, 오스트리아, 프랑스 등 20개국 37개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 2017~2018년 겨울 사이에 또다시 꿀벌 개체군의 16%가 줄어든 것이 확인됐다고 10일 밝혔다. 스위스 베른대 꿀벌건강연구소가 주축이 된 ‘국제꿀벌연구협회’(COLOSS)에서 주도한 이번 연구결과는 농학 분야 국제학술지 ‘에피컬처럴 리서치‘ 최신호(5월 31일)에 실렸다. 연구팀은 미주지역과 유럽 36개국 2만 5363명의 양봉가들을 대상으로 2017~2018년 겨울 기간 동안 이들이 관리했던 54만 4879개의 벌통에 관련한 설문조사를 실시했다. 조사 결과 8만 9124개의 벌통의 벌들이 폐사한 것으로 조사됐다. 포르투갈, 북아일랜드, 이탈리아, 영국 잉글랜드 지역에서는 손실율이 25%를 넘었고 벨로루시, 이스라엘, 세르비아에서는 손실율이 10% 미만으로 나타났다. 또 독일, 스웨덴, 그리스의 경우는 지역별로 손실율 격차가 크게 나타났다.전체적으로 보면 2016~2017년 겨울에 나타난 손실율 20.9%보다 감소했지만 2015~2016년에 나타났던 12%보다는 여전히 높은 수준인 것으로 확인됐다. 특히 영국 스코틀랜드 지방에서의 벌꿀 폐사율은 3년 간 18%, 20.4%, 23.7%로 꾸준히 증가하고 있는 것으로 연구팀은 보고했다. 연구팀의 분석에 따르면 양봉시즌에 맞춰 벌통을 바꾸는 등 양봉 환경을 바꾼 사람들과 대규모 양봉가보다는 소규모 양봉가들의 피해가 적은 것으로 나타났다. 이번 연구를 이끈 앨리슨 그레이 영국 스트래스클라이드대 수학및통계학과 교수는 “꿀벌 폐사는 복잡한 문제로 특정 날씨 패턴이나 양봉환경에 따라 달라지고 여름철에 양봉관리가 어떻게 됐는가에 따라 겨울철 폐사율이 달라질 수 있다”라며 “특히 최근들어 기후변화로 인해 꿀벌의 천적인 각종 기생 진드기의 번식기간이 길어져 꿀벌 폐사율에 영향을 미치는 것으로 분석되고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

블랙홀에 관한 역대 가장 자세한 시뮬레이션을 보여주는 연구 결과가 나왔다. 덕분에 이 천체가 어떻게 물질을 흡수하는지 그 수수께끼가 40년 만에 풀릴지도 모른다. AFP통신에 따르면, 미국 노스웨스턴대와 영국 옥스퍼드대 그리고 네덜란드 암스테르담대 등이 참여한 국제 천체물리학 연구진이 시행한 최신 시뮬레이션 연구로 블랙홀의 생성과 성장 구조를 밝혀내는 데 몇 걸음 더 다가가게 됐다. 블랙홀은 커다란 별이 자기 중력 때문에 붕괴할 때 생긴다. 사실 검은 구멍이라는 이름과 달리 엄청나게 밀도가 높은 천체로 너무 강력한 중력을 지녀 빛조차 빠져나올 수 없다. 특히 이 천체는 가스와 먼지 그리고 천체 파편 같은 물질을 흡수할 때 그 주변에 ‘강착원반’을 생성한다. 이는 중력에 의해 찢긴 많은 양의 입자가 엄청나게 빠른 속도로 회전하는 것으로 강력한 빛을 내뿜는다. 지난 4월 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT) 프로젝트 연구진이 사상 처음으로 관측한 블랙홀 이미지에서 중심 주위에 나타난 흐릿한 후광이 바로 강착원반이다. 하지만 강착원반은 블랙홀의 적도면에서 거의 항상 비스듬히 기울어져 있다고 알려졌다. 1956년과 1972년 두 차례 노벨물리학상을 받은 유일한 사람으로도 유명한 물리학자 존 바딘(1908~1991) 박사는 천체물리학자 야코뷔스 페테르손(1946~1996) 박사와 함께 1975년 회전하는 블랙홀은 기울어진 강착원반의 내부 영역이 실제로는 블랙홀의 적도면과 일렬로 늘어선다는 이론을 세웠다. 하지만 지금까지 어떤 모델로도 정확히 이런 일이 어떻게 일어나는지를 알아낼 수 없었다. ‘왕립천문학회월간보고’(MNRAS) 최신호(5일자)에 게재된 연구논문에 따르면, 연구진은 그래픽처리장치(GPU)로 대량의 자료를 분석해 블랙홀이 강착원반과 어떻게 상호작용하는지를 시뮬레이션했다. 결정적으로, 이런 접근 방식은 자기장 난류를 설명하는 계산적 능력을 연구진에게 부여했다. 자기장 난류는 서로 다른 입자들이 강착원반 안에서 서로 다른 속도로 회전할 때 발생하는 것으로, 이런 전자기 효과가 물질을 정확히 블랙홀 중심에 떨어뜨린다는 것이다. 이전까지 시뮬레이션에서는 물질이 블랙홀로 흡수될 때 필요한 것으로 생각되는 추가적인 마찰을 수동적으로 예측해야만 했다. 하지만 이번 모델에서는 이런 마찰을 예측할 필요가 없다고 연구에 참여한 알렉산더 체호프스코이 박사(노스웨스턴대)는 밝혔다. 이와 함께 이번 시뮬레이션에 자기장을 도입할 때 실제로 자기장에 의해 불안정성이 생기고 그 결과 강착원반이 블랙홀 중심으로 떨어지게 된다고 말했다. 또 체호프스코이 박사는 비록 이는 사소하게 보일지도 모르지만, 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지에 직접 영향을 줘 그 결과 블랙홀은 주변에 있는 은하에 직접 어떤 영향을 주게 된다고 설명했다.이번 모델의 시뮬레이션을 보면 중심에서 분수처럼 확산하는 가스와 자기장이라는 두 종류의 제트를 지닌 강착원반이 생성된다. 이때 강착원반 바깥 부분은 기울어져 있지만 안쪽 부분은 블랙홀의 적도면과 완벽하게 정렬돼 있다는 것을 보여준다. 끝으로 체호프스코이 박사는 “이전에는 자기장과 강착원반 속 난류 그리고 와류 등 물질과 상호작용하는 모든 요인을 고려했을 때 이런 것이 정렬 효과를 없앨 것이라는 우려가 있었다”고 말했다. 하지만 이번 연구에서는 실제 작용이 사라지는 것이 아니라 강착원반 안쪽 부분이 실제로 블랙홀과 정렬해 있는 것으로 나타났다. 이로써 블랙홀이 어떻게 보일지에 대해 더욱더 자신 있게 예측할 수 있게 됐다고 체호프스코이 박사는 덧붙였다. 사진=노스웨스턴대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

네덜란드의 화가 한 판 메이헤런(Han van Meegeren, 1889~1947)은 2차 세계대전이 끝난 직후 독일 나치에 협력한 죄로 체포됐다. 히틀러의 오른팔이었던 헤르만 괴링에게 네덜란드 국보급 화가 얀 베르메르의 ‘간음한 여인과 그리스도’라는 그림을 팔아넘겼기 때문이다. 당시 유명한 미술평론가들마저도 이 그림은 베르메르의 알려지지 않은 미술품으로 평가받았던 작품이었다. 그러나 반전은 재판에서 그동안 자신이 거래해 온 베르메르의 작품들은 모두 위작이라고 공개한 것이다. 재판정은 메이헤런의 주장을 검증하기 위해 3개월간 가택연금을 당한 상태에서 위작을 만드는 전 과정을 공개했다. 그렇게 만든 위작이 베르메르 풍의 ‘신전에서 설교하는 젊은 예수’라는 작품이었다. 결국 국가적인 반역자에서 적국의 장군을 골탕먹인 애국자로 대접받게 된 것이다. 판 메이헤런은 베르메르의 스타일과 기술 뿐만 아니라 17세기에 만들어진 캔버스를 구해 고전화가들이 하는 방식으로 그림을 그리고 화학약품으로 색을 희미하게 만드는 한편 열을 가해 균열을 만드는 방식으로 위작을 만들어 전문가까지 감쪽같이 속아넘겼던 것이다.최근에는 위작을 만들 때는 위조를 하려고 하는 시대의 무명 작품을 구해 물감이나 페인트를 긁어낸 다음 녹여서 사용하는 방식이 시도되는 등 세계적인 미술품 위조범 판 메이헤런을 뛰어넘는 위작 기술들이 등장해 최고의 전문가들마저도 머리를 긁적이게 만들고 있다고 한다. 그런데 스위스 취리히연방공과대(ETH Zurich) 이온빔물리학연구실, 지리학연구실, 무기화학연구실, 베른대 공대, 베른예술대학, 독일 쾰른대 보존과학연구소, 미국 인디애나폴리스미술관 보존과학연구소 공동연구팀은 오래된 재료를 사용해 예술품을 위조하더라도 200㎍(마이크로그램) 미만의 미세한 시료만으로도 위작을 가려낼 수 있는 결정적 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 4일자에 실렸다. 위조품 여부를 식별 할 때 보통 방사성탄소연대측정이라는 기술을 이용한다. 탄소의 동위원소 중 하나인 탄소14(C-14)를 이용해 이 원자가 일정한 속도로 붕괴한다는 사실에 근거해 탄소12에 대한 탄소14의 비율을 비교함으로써 연대를 측정하는 방식이다. 문제는 위작과 비슷한 연대의 재료들을 구해서 사용하면 위작 여부를 판단하기 쉽지 않다는 점이다. 이에 연구팀은 여러 시대에 사용된 물감들의 샘플을 구한 다음 화학적 방법을 사용해 순수한 탄소 10㎍만 남을 때까지 시료를 정제했다. 이렇게 만들어진 기준시료를 이용해 위작에 사용된 재료들과 비교한다는 것이다. 지금까지 사용돼 왔던 방사성탄소연대측정 방법을 한 단계 업그레이드 시킨 기술을 만들어 낸 것이다. 실제로 연구팀은 이번 기술을 활용해 로버트 트로터라는 사람이 미국의 민속화가 사라 혼의 그림을 위조한 작품을 판단했다. 트로터가 1985년에 그린 위작에는 ‘사라 혼, 1866년 5월 5일’이라는 서명이 붙어있으며 혼의 화풍과 형태까지 비슷해 진품과 구분하기가 쉽지 않은 것으로 알려졌다.연구팀은 그림이 그려진 캔버스의 조각 일부와 200㎍ 미만의 물감 가루를 분석했다. 그 결과 캔버스는 19세기의 것이 맞지만 물감은 가짜라는 것을 밝혀낸 것이다. 오래된 물감을 긁어서 실제 그림에 재사용하기 위해서는 결착제(binding agent)를 이용해야 한다. 결착제에 사용되는 오일은 최근의 것들이 많기 때문에 탄소14가 과다하게 포함돼 있다. 이 때문에 캔버스와 물감을 아무리 오래 전 것을 사용한다고 하더라도 날짜가 모순되게 된다는 설명이다. 라우라 헨드릭스 ETH 물리학과 연구원은 “이번에 개발한 기술은 최근 교묘해지고 있는 위작을 확실히 구별해 낼 수 있는 거의 유일한 방법”이라며 “위작 여부를 판단할 수 있는 기준 시료를 구하는 것이 쉽지 않고 측정과정이 복잡해 측정 시간이 오래걸리고 비용이 많이 든다는 문제들이 있지만 추가 연구를 통해 이런 단점들을 해결할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주 전문 사이트 스페이스닷컴 5일자(현지시간)에 그레그 우에노의 시간 여행에 관한 흥미로운 칼럼이 발표되어 아래에 소개한다. 우에노는 과학의 대중화를 위해 많은 글을 써온 미국의 유명 과학 칼럼니스트이다. '할아버지 패러독스'는 우리가 시간을 거슬러 과거로 여행할 때 생길 수 있는 논리적인 문제이다. 만약 어떤 사람이 과거로 여행을 떠나 자기 할아버지가 자기 아버지를 낳기 전에 그를 죽인다면, 그 자신은 태어나지도 못하게 된다. 이건 모순이다. 그래서 할아버지 패러독스란 이름을 얻게 되었다. 따라서 만약 시간여행이 가능하게 된다면 이런 모순을 어떻게든 피해야 한다는 문제가 생긴다. 시간여행의 논리적 불일치는 시간 왜곡(time-warping)을 다룬 SF에 자주 등장하는 주제이지만, 철학자들에게도 흥미로운 문제이기도 하다. 물리학과 철학에 관해 많은 책을 쓴 뉴욕대학의 철학자 팀 모들린은 할아버지 패러독스 초기 버전에서 이런 논리적 근거를 들어 시간여행이 불가능하다고 주장한다. 그는 “말하자면 그것은 지금 당장 젖지 않고는 완전히 마를 수 없는 것과 같은 이치”라고 비유하면서 “따라서 시간여행이란 논리적으로 불가능한 일이다. 더 이상 뭘 설명해야 하나?”라고 못박았다. 그러나 할아버지 패러독스 같은 모순이 곧 시간여행이 불가능하다는 것을 의미하지는 않는다. 시간여행의 논리적 일관성은 시간의 개념에 크게 달려 있으며, 물리학자들은 시간의 개념화를 여러 가지 다른 방법으로 모색하고 있다. 예를 들어, 물리학의 일부 법칙이 결정론적이 아니라 확률론에 따른다면, 시간의 역행으로 인해 여러 다른 결과가 발생할 가능성이 있으며, 그 중 일부는 모순되지 않을 수도 있다. “논리적으로 일관된 해결책이 없는 상황을 생각해내는 것은 생각보다 더 어렵다”고 말하는 모들린은 논리적으로 모순이 없는 시간여행 이야기를 위해, 그는 여행자가 시간을 거슬러 올라가서 자신을 쏘는 예를 제시한다. 시간여행자인 ‘그’는 ‘과거의 자신’을 죽이기 위해 총을 쏘지만 손이 떨리는 바람에 상처를 입히는 것으로 끝나고 만다. 여행자의 과거 버전에서 신경 손상을 입은 그 자신은 남은 생애 동안 수전증을 겪게 된다는 논리이다. 시간여행의 개념은 또한 과거의 인과관계나 역인과 관계를 변화시키는 아이디어와 분리될 수 있다. 그러나 모들린은 역인과관계가 가능하다고 생각하지 않는다. “역인과관계는 시간 자체의 본성에 반하는 것”이라고 규정하는 그는 “그것은 다수 의견이 아니다” 라고 덧붙였다. 그렇다면 시간이란 무엇인가? 서양 문화권의 사람들은 시간을 선(線)으로 생각하는 경향이 있다. 현재는 그 선의 가운데 어딘가에 있는 한 지점이며, 그 지점을 중심으로 하여 양방향으로 과거와 미래가 뻗어 있다고 생각하는 것이다. 시작이나 끝이 있을 수도 있지만, 끝이 없을 수도 있다. 지구 시간에 대한 뉴턴적인 개념은 우주의 모든 곳에서 같은 시간대가 적용된다는 생각이다. 그러나 철학자나 과학자, 또는 SF 작가 들은 더 많은 차원과 기능을 가진 다양한 버전의 시간을 꿈꿔왔다. 시각적으로 보면, 루프, 원, 모래 시계, 뫼비우스 띠, 튜브의 형태를 취한다. 아인슈타인의 상대성 이론은 특히 시간 개념에 큰 영향을 미쳤다. 상대성 이론은 이론적으로 닫힌 시간꼴 곡선(Closed timelike Curve)으로 일컬어지는 구조에서는 공간과 시간이 그 자체로 포개지는 것을 허용한다. 이러한 시간 루프가 존재하면 루프 내부의 사람들이 동일한 순간을 재방문할 수 있으므로 시간여행의 한 형태가 된다. 시간여행 이야기는 시간여행이 가능하다는 가정 하에서 이루어지지만, 작가들은 시간여행에 따르는 역설에 대해 그다지 걱정하지 않는 듯하다. 작가는 개인적 또는 역사적 사건에 관해 ‘만약’이라는 꼬리표를 붙인 흥미로운 질문을 제기할 수 있다. 모들린은 논리적으로 일관성을 갖추려는 노력에 감사하지만, 시간여행은 대부분 이야기를 위한 단순한 장치라고 규정하면서 “요점은 시간여행이 아니라 반사실적이라는 것”이라고 덧붙였다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

英·伊·오스트리아, 남녀 배우 250만명 경력 분석美·인도, 외교문서 골라내 미래 예측·대응 알고리즘 개발“그것은 사회적, 경제적 자극에 대한 인간 집단의 반응을 다루는 수학의 한 분야가 됐다. … 심리역사학은 통계학이기 때문에 한 개인의 미래를 정확히 예언할 수 없다는 것은 익히 알려져 있다.” 미국의 생화학자이자 세계 SF 3대 거장으로 꼽히는 아이작 애시모브가 20대 초반에 시작해 1992년 72세로 세상을 뜨기 전까지 썼던 ‘파운데이션’ 시리즈에는 해리 셀던이라는 천재 수학자가 만든 ‘심리역사학’이라는 가상의 학문이 등장한다. 해리 셀던이 심리역사학으로 은하제국의 몰락을 예측하고 ‘파운데이션’이라는 집단을 만들어 파국적인 상황을 막고 미래를 대비하도록 한다는 것이 파운데이션 시리즈의 주요 줄거리다. ●“배우의 성공은 연기력보다 환경에 좌우” 애시모브의 심리역사학은 통계물리학을 보고 만들어진 것이다. 통계물리학은 입자가 매우 많거나 복잡한 시스템을 통계적 방법으로 연구하는 분야다. 개별 분자 행동은 예측할 수 없지만 공기 전체 움직임을 설명하고 예측하려는 통계물리학처럼 심리역사학도 사람도 개개인의 행동을 예측하기는 어렵지만 거대한 역사의 흐름을 예측할 수 있다고 설정됐다. 그런데 실제로 최근 수학자들이 수학적 방법으로 역사를 예측하고 쇼비즈니스의 성공 가능성까지 예측할 수 있는 방법을 개발했다. SF 속 심리역사학이 현실로 다가오게 된 것이다. 영국 런던 퀸메리대 수리과학부, 앨런튜링연구소, 이탈리아 카타니아대 물리천문학과, 국립핵물리연구소(INFN), 오스트리아 빈복잡계과학허브(CSHV) 공동연구팀은 배우의 경력을 정량화하고 성공과 경력의 지속가능성을 예측할 수 있는 수학적 모델을 만들어 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 6월 5일자에 발표했다. 연구팀은 인터넷영화데이터베이스(IMDb)를 이용해 1888년 최초로 만들어진 영화부터 2016년 1월 16일까지 개봉된 영화, TV드라마에 이름을 올린 남자배우 151만 2472명과 여배우 89만 6029명의 경력을 분석했다. 분석 결과 약 70% 배우들의 전체 경력이 1년에 불과했고 주연급이든 조연급이든 일이 끊기지 않고 배우로서 10년 이상 생명력을 이어 가는 이들은 10% 미만으로 나타났다. 연예계에서 경력은 특정 상품에 대한 수요가 다른 사람들에게 영향을 주는 ‘네트워크 효과’가 강하게 나타난다고 연구팀은 설명했다. 유명세를 타는 배우들이 일자리를 더 얻기 쉽고 대부분의 일을 가져간다는 것이다. 공백기가 긴 배우들은 이전의 유명세와는 상관없이 복귀 후 인기를 회복할 확률이 낮아지는 것으로 예측됐다. 연구팀은 이번 예측식으로 일부 배우들의 활동 기간과 흥행 여부를 계산한 결과 비교적 정확하게 계산된 것으로 알려졌다. 루카스 루카사 퀸메리대 수리과학부 교수는 “이번 연구 결과에서 흥미로운 것은 임의적인 무작위적 사건들이 증폭되면서 부익부 빈익빈 현상이 나타난다는 점”이라면서 “배우들의 성공과 생명력은 연기력보다는 환경에 좌우될 가능성이 크다는 것도 새로 알게 됐다”고 말했다. 또 미국 마이크로소프트(MS) 뉴욕연구소와 MS 인도 방갈로르연구소, 미국 컬럼비아대 역사학과 공동연구팀은 국무부가 공개한 외교 문서와 당시 발생한 중요한 사건들을 연관 분석해 역사적으로 중요한 사건을 암시하는 문서들을 골라내 미래를 예측해 대응할 수 있는 알고리즘을 개발했다. 이 연구 결과는 생물학 및 심리학 분야 국제학술지 ‘네이처 인간행동’ 6월 4일자에 실렸다.●인공지능 문서보관자·미래학자 개발 가능성 연구팀은 미국 국무부가 각종 보고서를 전자문서 양식으로 저장하기 시작한 1973년 자료부터 지난해 기밀 해제된 1979년까지의 기록 195만 2029건을 분석했다. 연구팀은 우선 국무부가 중요하다고 평가해 놓은 보고서들이 이후 벌어진 실제 사건들을 얼마나 정확하게 설명하고 예측했는지를 역사학자들에게 수작업으로 평가하도록 한 다음 인공지능에 기계학습시켰다. 이렇게 학습된 인공지능으로 공문서를 바탕으로 역사적 사건들을 예측하도록 했다. 그 결과 예상 밖으로 출장 일정처럼 주목도가 떨어지는 일상적 보고서도 역사적 사건을 예측하는 데 중요한 단서가 될 수 있음이 밝혀졌다. 덩컨 와츠 MS뉴욕연구소 수석연구원은 “아인슈타인 상대성이론 발견, DNA 이중나선 구조의 발견, 달 착륙, 베를린 장벽 붕괴 등 역사적인 사건들도 모두 사소한 사건에서 촉발됐다”며 “이번 연구는 수많은 문서 더미 속에서 역사적 문서를 식별해 낼 수 있는 인공지능 문서보관자나 인공지능 미래학자를 개발할 수 있는 가능성을 보여 주고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

귀여운 고양이 한 마리가 밖에서는 절대 볼 수 없는 완전히 밀폐된 상자 속에 갇혀 있습니다. 상자 안에는 치명적인 독약인 청산가리가 담긴 병이 있습니다. 독극물 병 위에는 망치가 있고 망치는 방사능을 측정하는 가이거 계수기와 연결돼 있습니다. 방사능이 감지되는 순간 망치가 떨어져 병은 깨지고 청산가리 가스가 흘러나와 고양이는 죽게 됩니다. 상자 안에는 시간당 50%의 확률로 핵붕괴하는 우라늄도 들어 있습니다. 한 시간 뒤 우라늄이 붕괴되면서 방사능을 내뿜어 가이거 계수기를 작동시킬 확률이 50%라는 말입니다. 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 어떻게 됐을까요. 정답은 ‘상자를 열기 직전까지는 살아 있거나 죽어 있는 상태가 섞여 있으며 상자를 여는 순간 양자 상태가 무작위로 바뀌어 죽거나 살아 있게 된다’입니다. 상식적으로 도저히 이해할 수 없는 이 설정이 바로 물리학과, 화학과 학생들을 멘붕에 빠뜨려 양자역학을 포기하게 만든다는 ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’입니다. 지난해 세상을 떠난 영국의 물리학자 스티븐 호킹마저도 ‘누군가 슈뢰딩거의 고양이 이야기를 꺼낸다면 난 조용히 총을 빼들 것’이라고 말했을 정도입니다. 독일 물리학자 베르너 하이젠베르크가 만든 불확정성 원리는 간단히 말하면 원자나 분자 같은 미시세계에서는 입자의 위치와 운동량을 둘 다 정확하게 측정할 수 없다는 것입니다. 하나를 측정하는 동안 다른 하나가 변해 버리기 때문이라는 것입니다. 고전물리학에서와 달리 입자의 물리적 상태를 확률적으로만 설명할 수밖에 없다는 것이지요. 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 파동방정식을 만들어 양자역학을 완성했다는 평가를 받았지만 양자역학의 확률론적 해석을 도저히 받아들일 수 없었습니다. 그래서 양자역학의 확률론을 논박하기 위해 만들어 낸 사고 실험이 바로 ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’이었습니다. 그런데 미국 예일대 응용물리학과, 예일양자연구소, IBM 왓슨연구센터, 뉴질랜드 오클랜드대 광자·양자기술센터, 프랑스 컴퓨터과학연구소(INRIA) 공동연구팀이 큐비트로 알려진 양자 정보를 포함한 인공원자를 이용해 양자도약을 사전 예측할 수 있는 시스템을 만들어 냈습니다. 오랫동안 양자역학을 지탱해 온 양자중첩과 예측불가능성이라는 개념을 뒤집었다고 평가를 받는 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6월 4일자에 실렸습니다. 양자도약은 원자 내부에서 전자가 불연속적으로 궤도를 움직이는 현상입니다. 전자가 어느 위치에 있을지는 확률적으로 알 수밖에 없기 때문에 언제 어떻게 양자도약이 일어나는지를 예측하는 것은 불가능한 일이었습니다. 연구팀은 알루미늄 상자에 둘러싸여 있는 초전도 인공원자에 마이크로파를 쪼인 뒤 ‘이중 간접 모니터링 방식’으로 인공원자를 관찰하는 동시에 양자도약을 예측해 내는 데 성공한 것입니다. 이번 기술은 양자컴퓨터를 개발할 때 정보를 포함하는 큐비트를 손쉽게 제어할 수 있게 해 양자 데이터를 안정적으로 관리할 수 있게 해줄 것으로 기대되고 있습니다. 이번 연구에서도 볼 수 있듯이 과학에서는 깨지지 않을 것 같은 이론도 끊임없는 연구를 통해 새로운 사실이 밝혀져 뒤집힐 수 있습니다. 20세기 초 물리학사에서만 보더라도 과학자들이 상대편과 끊임없는 사고 실험과 논쟁을 통해 현대물리학을 만들었습니다. ‘우리는 맞고 너희는 틀리다’는 언행을 보이면서 ‘과학적, 합리적 태도와 사고방식’을 입에 올리는 것은 정말 웃기는 일입니다. edmondy@seoul.co.kr

햇빛으로 추진되는 우주선이 지구 둘레를 돌게 될 것이라고 미국의 비영리 과학단체 행성협회가 3일(현지시간) 발표했다. 오는 22일 플로리다 케네디 우주센터에서 스페이스X 팰컨 헤비 로켓에 실려 우주로 발사될 이 햇빛돛(LightSail) 2호는 크기가 식빵 한 덩어리만한 것으로, 지구 궤도에 올라가면 접혀 있던 햇빛돛을 펼쳐 돛에 비치는 햇빛(광자)의 광압으로 추진력을 얻어 지구를 공전하게 된다. 햇빛은 태양계 어디서든 무제한으로 확보할 수 있는 만큼 햇빛돛 2호는 사실상 ‘무한동력’ 우주선인 셈이다. 대략 권투 경기장만 한 돛의 소재는 녹음 테이프나 포장지 등에 주로 이용되는 필름인 마일러(Mylar)이며, 무게는 5㎏에 불과하다. 햇빛돛 우주선이 실제 비행에 나서는 것은 이번이 처음이다. 지난 2015년 발사된 햇빛돛 1호는 우주에서 돛을 펴는 실험만 진행했다. 행성협회 대표들은 “성공하면 햇빛돛 2호는 햇빛을 사용하여 지구궤도를 도는 최초의 우주선이 될 것”이라면서 “빛은 질량이 없지만 다른 물체로 옮길 수 있는 운동량을 가지고 있다”고 설명한다. 햇빛돛은 태양으로부터 나오는 광자의 운동량을 추진력으로 사용해 비행하는 것이다.햇빛돛 2호의 주요 목적은 저비용의 큐브샛을 이용해 햇빛을 추진력으로 한 우주비행 시대를 열어 정부나 민간기구들로 하여금 보다 쉽고 저렴하게 우주탐사를 가능하게 하는 데 있다. 이 역사적인 햇빛돛 2호의 발사는 단독으로 이루어지는 것이 아니라, 미 국방부의 우주시험 프로그램-2의 일환으로 실시되는데, 이 프로그램은 24개의 우주선을 각기 다른 3개의 궤도로 진입시키는 것이다. 햇빛돛 2호는 지구궤도에서 다른 우주선과 근접 작업을 수행하는 방법을 보여주기 위해 설계된 조지아 공대의 우주선 프록스(Prox)-1에 실려 우주로 올라간다. 프록스-1은 우주에서 일주일을 보낸 뒤 지상에서 햇빛돛 2호를 궤도에 배치한다. 모든 것이 예상대로 진행된다면, 프록스 2에서 분리된 며칠 후 햇빛돛 2호는 태양 전지판을 펼친 다음 4개의 삼각형 마일러 햇빛돛을 전개한다. 광압이 누적될수록 우주선 고도는 점점 더 높아져 한 달 후면 지구 상공에서 720km 높이까지 치솟게 되는데, 이는 국제우주정거장(ISS) 고도의 두 배가 되는 고도이다. 720㎞의 높은 하늘은 공기 저항을 받지 않아 속력을 높이기 적합한 환경으로, 한번 가속되면 속도가 줄지 않고 연료를 보충할 필요도 없는 햇빛돛 2호는 우주 너머까지 여행할 수 있는 셈이다. 햇빛돛은 이미 우주탐사에 사용된 적이 있다. 2010년 일본우주항공기구(JAXA)는 최초의 우주 범선 이카로스를 발사하여, 지구에서 어느 정도 떨어진 곳에서 햇빛돛을 성공적으로 시연한 최초의 기관이 되었다. 미 항공우주국(NASA)은 2020년이나 2021년쯤 메가 우주발사 시스템 로켓이 탑재물들과 함께 달로 날아갈 때 심우주 햇빛돛 시험비행을 계획하고 있으며, NEA 스카우트 우주선은 햇빛돛을 사용하여 지구 근접 소행성을 탐사할 계획을 세우고 있다. 고인이 된 영국 물리학자 스티븐 호킹 박사도 초소형 우주 돛단배 1000대를 태양계 밖으로 보낸다는 야심찬 우주탐사 프로젝트를 추진한 바 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

지난 23일(현지시간) 테슬라 최고경영자(CEO) 일론 머스크의 민간우주탐사업체 스페이스X가 우주 인터넷을 상용화하기 위한 첫걸음으로 인공위성 60기를 쏘아올리는 데 성공했지만 천문학계에서는 우려의 목소리가 나오고 있다. 인공위성 수가 많아질수록 우주 관측에 어려움이 있을 것이라는 지적이다. 과학전문지 사이언스의 조너선 오캘러건 기자는 포브스 기고를 통해 스페이스X의 스타링크 위성 발사 이후 천문학계에서 터져나오는 우려섞인 시선을 전했다. 24일 60개의 인공위성이 상공에서 열차처럼 줄지어 가는 모습을 본 전문가들은 위성이 예정대로 1만 2000기까지 늘게 되면 천체 관측에 장애를 주고 전파 방해를 초래할 수 있다고 지적했다. 이탈리아 토리노 천체물리학관측소 로널드 드리믈은 “스타링크 위성 군집은 나머지 인류가 우주를 바라보는 데 있어 잠재적 위협이 될 수 있다”면서 “인류가 스스로 하늘을 망치는 결과를 낳을 것”이라고 경고했다. 영국 서섹스대 천체물리학자 대런 베스킬은 “스타링크 위성이 예상보다 훨씬 밝다”면서 “낮은 궤도(상공 550~1200㎞)에서 밝은 빛을 발산함으로써 대형시놉틱관측망원경(LSST) 등 천체 망원경을 무용지물로 만들 수 있다”고 우려했다. 미 항공우주매체 스페이스닷컴 등은 스페이스X가 쏘아올린 스타링크 위성들이 맨눈으로 볼만큼 밝지는 않을 뿐더러, 서로 간격이 벌어지면 밝기도 약해질 것이라고 설명했다. 호주 스윈번대 앨런 더피 천문학 교수는 “최근 위성들이 문제가 되고 있기는 하지만 천문학자들은 관측 때 위성을 제거하는 영리한 기술을 개발하고 있다”면서 “광학 망원경은 지나가는 위성의 모습을 자동으로 삭제해주기도 하며, 전파 망원경은 주파수 갭을 통해 아주 밝은 위성 사이사이를 관측한다”고 설명했다. 그러나 문제는 스페이스X가 쏘아올리려는 1만 2000기 위성이 전례없이 많은 수라는 것이다. 현재 지구 상공에는 5162개의 위성이 있으며 이 중 2000여개가 작동 중이다. 이미 우리는 와이파이와 송신탑, 무선 네트워크 등 수 없이 많은 전파의 파도 속에 살고있다. 더피 교수는 “스타링크 위성들은 지구에서 전파 망원경을 통해 천체를 스캔하는 것을 완전히 끝낼 수도 있다”며 “전 세계에 사각지대 없는 무선 인터넷을 보급하는 것은 엄청난 이점이 있지만 빅뱅이나 별의 탄생 등을 볼 수 없게 될 수 있다”고 말했다. 더피 교수는 이를 해결하기 위해 달에 전파 망원경을 만드는 것을 제안하기도 했다. 호주 플린더스대 연구자 앨리스 고먼은 “스타링크 위성이 10.7~12.7GHz 밴드의 주파수를 사용하는데, 많은 학자가 전파 천문학 연구에 쓰는 주파수와 중첩된다”면서 “매일매일 주파수 대역을 놓고 싸움을 벌여야 할지 모른다”라고 지적했다. 머스크는 그러나 스타링크 위성 프로젝트가 인터넷 사각지대에 놓인 33억명의 인류에게 값싼 인터넷망을 제공해줄 혁신이 될 수 있다며 프로젝트를 강행하겠다는 입장이다. 민나리 기자 mnin1082@seoul.co.kr

물질의 기본입자 ‘쿼크’의 존재를 증명해 노벨물리학상을 받은 미국의 물리학자 머리 겔만 박사가 눈을 감았다. 89세. AP통신 등은 26일(현지시간) 겔만 박사가 뉴멕시코주 샌타페이의 자택에서 지난 24일 눈을 감았다고 보도했다. 신동으로 유명했던 겔만 박사는 19세에 예일대를 졸업하고 매사추세츠공대(MIT) 대학원에 진학해 21세에 박사학위를 받았다. 25세에 캘리포니아공대(칼텍) 정교수로 임용됐다. 그는 1964년 논문에서 기본입자로 알려졌던 중성자·양성자·전자보다 미세한 쿼크의 존재를 주장하고 증명해냈다. 쿼크는 지금까지 규명된 물질의 구성단위 중 가장 작은 입자다. 겔만은 쿼크의 존재를 밝혀내 물질 형성의 구조를 파악할 수 있게 한 공로로 40세인 1969년에 노벨물리학상을 받았다. 강신 기자 xin@seoul.co.kr

전 세계에서 가장 건조하고 메마른 땅이라고 불리는 칠레 아타카마 사막. 덕분에 연중 청명한 날씨를 보여 세계에서 별을 관측하기 가장 좋은 곳이라는 평가도 받고 있어 이곳에는 세계 최대 전파망원경 ‘ALMA’가 설치돼 있다. 지난달 초 블랙홀의 그림자 모습이 공개된 것도 ALMA 관측망 덕분이다. 그런데 이 곳에서 지구에 떨어진 가장 오래된 운석이 발견돼 주목받고 있다. 프랑스 엑스마르세이유대 천체물리학연구소, 소르본대 국립자연사박물관, 코트다쥐르대 천문대, 벨기에 브뤼셀자유대, 벨기에 왕립자연과학연구소, 미국 달·행성연구소, 칠레 밀레니엄 천체물리연구소 공동연구팀은 칠레 아타카마 사막에서 지구에 떨어진 운석 중에서 가장 오래된 것으로 추정되는 약 200만년 전 운석 조각을 발견했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘지올로지’ 23일자에 실렸다. 일빈적으로 남극대륙이나 뜨거운 사막 지역에서 운석들이 많이 발견되기는 하지만 50만년 이상된 것들은 발견하기가 힘들다. 바람에 의한 풍화작용이나 얼어서 잘게 부스러지는 등의 자연현상으로 인해 사라지기 쉽기 때문이다. 연구팀은 전 세계에서 가장 건조하고 오래된 사막이며 운석 발견 확률이 높은 칠레 아타카마 사막에서 운석 388개를 채취한 다음 그 중 54개를 집중 분석했다. 그 결과 이들 54개 운석 조각들은 평균 약 71만년 전의 것으로 확인됐다. 이 중 30%의 운석은 100만년 이상된 것도 있고 2개의 표본은 200만년 전의 것으로 밝혀졌다. 54개의 운석 대부분은 알갱이가 굵은 광물들을 포함하고 있는 형태였지만 다른 형태의 운석들도 발견됐다. 연구팀 관계자는 “이번에 발견한 운석은 가장 오래된 것”이라며 “사막에서는 오래된 운석을 발견하기는 쉽지 않아 ‘젊은’ 운석을 발견할 것으로 예상했지만 나이 분포가 무척 다양하다는 것을 알 수 있었다”라고 말했다. 이번에 발견한 운석들을 분석함으로써 큰 덩어리들이 지구로 날아드는 운석 속도들을 계산할 수 있다. 연구팀의 분석에 따르면 운석이 지구로 날아드는 속도는 최근 200만년 동안 거의 일정하게 유지됐지만 지구로 날아드는 운석의 종류는 다양하다. 알렉시스 드루아르 엑스마르세이유 천체물리학연구소 박사는 “이번 연구는 지구로 떨어지는 운석의 속도가 지난 수 백만년이라는 기간 동안 어떻게 변해왔는가를 알 수 있게 해준다”라면서 “이와 함께 운석이 모체로부터 떨어져 나와 지구로 날아오는 동안의 여정을 분석할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

숨(테드 창 지음, 김상훈 옮김, 엘리 펴냄) 네 번의 휴고상, 네 번의 네뷸러상, 네 번의 로커스상을 받은 테드 창의 두 번째 작품집. 그는 단편들을 통해 새로운 기술이 인간 사회에 도래했을 때, 그것이 지닌 가능성은 인간과 사회를 어떻게 변화시키는지 인류 역사상 가장 오래된 질문들에 맞선다. 520쪽. 1만 6500원.에밀 타케의 선물(정홍규 지음, 다빈치 펴냄) 환경운동가인 정홍규 신부가 120여년 전 이 땅에 왔던 프랑스인 선교사 에밀 타케 신부의 자취를 탐사한 기록. 1898년 조선에 와 55년간 선교 활동을 한 타케 신부는 제주에 머물렀던 13년 동안 1만점 이상의 식물 표본을 채집해 유럽과 미국, 일본의 식물학자에게 보냈다. 272쪽. 2만원.왕좌의 게임의 과학(헬렌 킨 지음, 이현정 옮김, 에이도스 펴냄) 코미디와 과학의 융합이라는 독특한 장르를 만들어 낸 여성 과학 커뮤니케이터가 쓴 드라마 ‘왕좌의 게임’ 속 과학 이야기. 드라마의 핵심 소재를 생물학, 심리학, 물리학, 수학 등 과학적 시각으로 하나하나 뜯어 본다. 288쪽. 1만 6000원.기념의 미래(최호근 지음, 고려대학교출판문화원 펴냄) 세계 최다의 과거사위원회 보유국이지만 기억에 대한 갈증은 좀처럼 사라지지 않는 나라, 대한민국. 고려대 사학과 교수로 재직 중인 저자는 그 이유를 ‘부실한 기념의 반복’에서 찾는다. 그는 이러한 현상이 지속하면 살아 있는 기억을 맞볼 기회를 얻지 못한 젊은 세대가 과거에 대해 무관심해질지도 모른다고 지적한다. 464쪽. 2만 1000원.부유한 자본주의 가난한 사회주의(라이너 지텔만 지음, 강영옥 옮김, 봄빛서원 펴냄) 45명의 억만장자를 인터뷰해 그들의 성공 비결을 파헤친 책 ‘웰스 엘리트’로 잘 알려진 사회학자 라이너 지텔만의 저작. 그는 자유 시장경제가 어떻게 인간 삶의 질을 높이고 인류를 발전시켜 왔는지 각 나라의 사례로 이야기한다. 328쪽. 1만 6900원.죽음 1·2(베르나르 베르베르 지음, 전미연 옮김, 열린책들 펴냄) 한국인이 사랑하는 작가 베르나르 베르베르의 신작 장편소설. 개미나 고양이, 천사와 신 등 독특한 시선으로 인간 세상을 바라보는 작가는 이번에는 떠돌이 영혼의 시점을 빌렸다. 출간을 앞두고 갑작스럽게 죽은 인기 추리 작가가 저승과 이승에서 진실을 파헤치는 여정을 그렸다. 각 328쪽. 각 1만 4000원.

달은 수수께끼 행성이다. 무엇보다 위성 주제에 지나치게 크다. 지름이 지구의 27%이다. 태양계의 위성 185개 중 1위다. 2위 트리톤은 해왕성의 5.5%에 불과하다. 애초에 어떻게 탄생했을까. 학계에서 널리 받아들여지는 것은 대충돌 이론이다. 지구가 생겨난 지 1억년 뒤인 약 44억년 전 화성 크기의 원시행성 ‘테이아’가 지구와 충돌했다는 것이다. 이때 녹아 버린 충돌체와 지구의 일부가 우주 공간으로 쏟아져 나간다. 대부분은 다시 지구로 떨어져 내리지만 달 질량의 두 배가 넘는 파편이 지구 궤도에 남았다. 그 일부가 뭉쳐져 아기 달이 된다는 시나리오다. 달이 지닌 또 하나의 미스터리는 앞면과 뒷면의 지형이 전혀 다르다는 점이다. 언제나 지구를 향한 앞면에는 ‘바다’로 불리는 거대한 평원이 존재한다. 뒷면은 움푹 파인 크레이터로 덮여 있다. 1960년대 우주선이 달의 뒷면을 처음 촬영하면서 확인됐다. 이 문제를 설명하려는 이론이 2011년 발표된 ‘두 개의 달’ 가설이다. 대충돌 후 지구 궤도에 떠 있던 파편에서 또 하나의 작은 달이 형성됐다는 것이다. 작은 달은 몇천만 년 후 초속 2.4㎞로 큰 달의 뒷면에 충돌했다. 그 충격으로 지하의 마그마가 달 앞면으로 분출돼 크레이터를 메우는 바람에 평탄한 바다 지형이 생겼고, 뒷면에는 산악지대가 형성됐다는 것이다. 이것은 유력한 이론이지만 전부를 설명하지는 못한다. 2012년 미국 그레일 탐사선이 보내온 상세한 자료를 보자. 이에 따르면 뒷면은 마그네슘과 철이 풍부한 추가 지각을 지니고 있으며 앞면보다 지형이 10㎞ 이상 높다. 지각의 두께, 화학적 조성이 크게 다르다는 말이다. 이를 설명하는 추가 이론이 지난 20일 미국지구물리학협회(AGU)가 발행하는 ‘지구물리학연구저널: 행성’에 실렸다. 중국 마카오공대 연구팀의 논문을 보자. 이에 따르면 두 개의 달이 합쳐지고 지각이 단단해진 뒤에 달에 거대한 물체가 부딪쳤다. 연구팀은 360건의 컴퓨터 시뮬레이션을 가동했다. 오늘날과 같은 결과를 낳으려면 태양계가 형성된 초기에 어떤 규모의 충돌이 있어야 하는가. 그 결과 지름 780㎞의 천체가 초속 6.3㎞의 속도로 달의 측면에 충돌하는 시나리오가 가장 유력한 것으로 나타났다. 크기는 왜(난쟁이)행성 세레스보다 조금 작고 속도는 지구로 떨어지는 별똥별의 4분의1 정도에 해당한다. 지름 720㎞에 초속 6.8㎞의 충돌 역시 비슷한 결과를 내는 것으로 나왔다. 이들 시나리오에 따르면 막대한 양의 충돌 물질이 튀어 올랐다가 떨어져 내렸다. 그 결과 원시 달의 뒤편 지각은 5~10㎞ 두께의 파편으로 덮였다. 이것이 그레일 탐사선이 탐지한 추가 지각이 됐다는 것이다. 연구팀에 따르면 이 충돌체는 지구 궤도를 돌던 초기의 두 번째 달이 아니라 태양 궤도를 돌던 왜행성이어야 한다. 새로운 충돌 이론은 지구와 달 표면의 동위원소 일부가 서로 다른 이유를 잘 설명해 준다. 칼륨, 인, 텅스텐182 등의 동위원소는 달이 이미 형성된 이후에 충돌을 통해 새로 유입됐다는 것이다. 이 이론은 달뿐 아니라 화성과 같이 비대칭적 구조를 지닌 다른 행성에 대해서도 통찰력을 제공해 준다고 전문가들은 말한다. 그리고 지구에 이례적으로 물이 풍부한 것도 앞서 테이아 충돌 덕분이라고 한다. 지난 20일 독일 뮌스터대학 연구팀이 ‘네이처 천문학’ 저널에 발표한 내용을 보자. 기존 연구에 따르면 지구의 물은 수분이 풍부한 탄소질 운석 덕분일 가능성이 크다. 이런 운석은 화성 바깥의 외행성계에서 날아온다. 연구팀은 지각 아래 맨틀층의 몰리브덴 동위원소 구성비를 조사했다. 이 원소는 탄소질 운석을 확인해 주는 ‘유전적 지문’ 역할을 한다. 그 결과 맨틀의 구성비가 철질 운석과 비철질 운석의 중간에 해당하는 것으로 나타났다. 그런데 몰리브덴은 철과 잘 결합하는 성질이 있기 때문에 철로 구성된 지구의 핵에 몰려 있어야 한다. 결국 맨틀에 있는 몰리브덴은 지구가 형성된 다음 철질 운석을 통해 유입된 것이다. 이것은 테이아에서 대량으로 전해진 것이라고 연구팀은 결론지었다. 지금까지 이 원시행성은 건조한 내행성계(암석 행성) 출신으로 생각됐으나 실은 물이 풍부한 외행성계 소속이라고 한다.

2002년 사스(중증급성호흡기증후군), 2015년 메르스(중동호흡기증후군), 2016년 태아의 소두증을 유발시키는 지카바이러스 등은 전 세계를 공포에 떨게 만든 신종 감염병들이다. 최근에는 이런 새로운 감염병 이외에 이미 예방백신이 나와 충분히 차단할 수 있는 홍역 같은 전염병까지 확산 추세를 보이고 있다. 이런 전염병이 판데믹(대유행)으로 번지는 것을 막기 위해서는 질병의 확산 길목을 차단하는 것이 최선의 방법이다. 미국 조지아대 생태학부, 미시간대 기계공학과, 펜실베이니아주립대 감염병역학센터, 노스캐롤라이나 A&T주립대 수학과 공동연구팀은 전염병이 발생했을 때 어떤 방향으로, 그리고 얼마나 빠른 속도로 확산해 나갈 것인지를 예측할 수 있는 수학적 방법을 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 전산생물학’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 물리학과 화학에서 사용하는 ‘상(相)변화’라는 개념을 전염병 확산 상태 변화에 적용해 병원균의 진화 속도, 감염자의 접촉 빈도, 개인이나 집단의 예방접종 여부 등을 변수로 한 ‘전염병 확산 예측 방정식’을 만들어 냈다. 연구팀은 이번에 개발한 방정식을 이용해 1880~1980년까지 100년간 유행한 홍역, 유행성 이하선염, 소아마비, 백일해 등 전염병에 적용해 예측률을 검증한 결과 실제 확산 상황과 정확하게 일치한다는 것을 확인했다. 특히 연구팀은 전염병이 시작된 이후라도 백신을 맞게 되면 전염병 확산 속도가 늦춰져 질병의 유행 시기가 짧아진다는 사실도 밝혀냈다. 존 드레이크 조지아대 감염성질병생태학 교수는 “백신 접종이 전염병의 확산을 막는 데 최선의 방법이지만 최근 백신에 대한 근거 없는 불신 때문에 집단면역이 약해지고 있는 상황은 우려스럽다”면서 “이번 연구는 감염성 질환의 확산 속도와 방향을 예측하고 백신 접종의 필요성을 보여 줘 전염병 확산을 조기에 차단할 수 있도록 도와줄 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr