우주의 부동산 명당, 생명체가 살 수 있는 기적의 구역: '골디락스 존'

서론: 곰 세 마리와 금발 머리 소녀

영국의 유명한 전래동화 «골디락스와 곰 세 마리»를 아시나요? 금발 머리 소녀 골디락스가 숲속에서 곰들의 빈집에 몰래 들어갑니다. 식탁 위에는 수프 세 그릇이 있었습니다. 하나는 입이 델 만큼 '너무 뜨거운' 아빠 곰의 수프, 또 하나는 얼음장처럼 '너무 차가운' 엄마 곰의 수프였습니다. 소녀는 가운데에 놓인 '너무 뜨겁지도 차갑지도 않고 먹기에 딱 적당한' 아기 곰의 수프를 싹싹 비워 먹고 만족스럽게 잠이 듭니다.

현대의 천문학자들은 이 동화의 이름을 빌려, 광활하고 척박한 우주에서 생명체가 탄생하고 살아남을 수 있는 아주 특별하고 기적적인 '우주의 명당자리(궤도)'를 **'골디락스 존(Goldilocks Zone)'**이라고 부릅니다. 이 구역의 조건은 단 하나, 물이 '액체' 상태로 찰랑거릴 수 있는 완벽한 온도입니다.

본론: 액체 상태의 물이 모든 것을 결정한다

1. 왜 하필 물(액체)일까?

생명체가 태어나려면 단백질과 유기물 같은 화학 물질들이 둥둥 떠다니며 이리저리 섞이고 부딪혀야(화학 반응) 합니다.

• 펄펄 끓는 수증기(기체) 상태에서는 물질들이 너무 날아다녀 뭉치질 못합니다.
• 꽁꽁 언 얼음(고체) 상태에서는 물질들이 얼어붙어 꼼짝도 못 합니다. 오직 찰랑거리는 '물(액체)' 상태여야만 화학 물질들이 유유히 헤엄쳐 다니며 결합하여 세포를 빚어낼 수 있습니다. 따라서 우주에서 외계인을 찾으려면 그 행성에 찰랑거리는 바다(액체 물)가 있는지를 가장 먼저 찾아야 합니다.

2. 태양계의 골디락스 존 (금성, 화성, 그리고 지구)

우리 태양계에서 태양을 난로라고 생각했을 때, 골디락스 존은 어떻게 될까요?

• 금성(너무 뜨거운 수프): 태양과 너무 가깝습니다. 표면 온도가 470도에 달해 물이 모두 펄펄 끓어 수증기로 날아가 버린 뜨거운 지옥입니다.
• 화성(너무 차가운 수프): 태양에서 너무 멉니다. 표면이 영하 60도로 얼어붙어 물이 모두 드라이아이스와 얼음으로 꽁꽁 굳어버린 차가운 사막입니다.
• 지구(딱 적당한 수프): 태양에서 1억 5천만 km 떨어진 절묘한 위치! 표면 온도가 0도에서 100도 사이를 유지하며 수십억 년 동안 파도치는 푸른 바다(액체)를 유지할 수 있었고, 그 속에서 생명체가 폭발적으로 쏟아져 나왔습니다.

3. 항성의 덩치에 따라 명당자리는 춤을 춘다

우주의 모든 골디락스 존이 지구처럼 1억 5천만 km 거리에 있는 것은 아닙니다. 난로(항성, 별)의 덩치와 온도에 따라 따뜻한 자리의 위치가 달라집니다.

• 태양보다 작고 미지근한 별(적색왜성): 난로가 약하기 때문에, 골디락스 존이 난로(별)에 바짝 붙은 아주 좁고 가까운 궤도에 형성됩니다.
• 태양보다 거대하고 펄펄 끓는 별(청색거성): 난로가 너무 뜨거우므로, 다 타죽지 않으려면 골디락스 존이 별에서 엄청나게 멀리 떨어진 외곽으로 밀려납니다. 최근 제임스 웹 우주망원경을 비롯한 천문학자들은 이 골디락스 존에 위치한 지구 크기의 암석형 외계 행성(지구형 행성)을 무려 수천 개나 찾아냈습니다(대표적으로 트라피스트-1계 행성들).

결론: 명당에 집을 지었다고 다 부자가 되는 것은 아니다

하지만 골디락스 존 안에 위치해 있다고 해서 100% 생명이 탄생하는 것은 아닙니다.

집터(궤도)가 좋더라도 대기를 꽉 붙잡을 수 있는 강한 중력이 있어야 하고, 치명적인 우주 방사선을 막아줄 자기장(방어막)이 있어야 하며, 적절한 온실가스가 이불처럼 행성을 덮어주어야 비로소 바다가 유지될 수 있습니다. 광활하고 폭력적인 우주에서 지구라는 작은 바위공이 이 모든 로또 확률을 기적처럼 다 뚫고 생명을 품었다는 사실은, 우리가 매일 마시는 물 한 모금이 얼마나 경이롭고 소중한 우주적 사건인지를 깨닫게 해줍니다.