과학자 뿐 아니라 일반인들의 가장 큰 호기심은 우주가 언제 어떻게 탄생했느냐다. 다행히 최근에 첨단과학분석기 덕분에 우주를 구성하는
원자들의 나이를 측정할 수 있어 우주가 138억년 전에 태어났다는 사실은 증명되었으나 어떻게 태어났는지는 확실치 않다. 단지 순간적인 대폭발 즉
빅뱅(big bang)에 의해 태어났다는 이론이 대세이지만 명확히 증명할 수 없다. 하지만 우주에는 빅뱅의 축소판이라는
초신성(supernova) 폭발들이 진행 중으로 과학자들은 이를 빅뱅에 연결시켜 밝혀보려 노력중이다.
초신성 폭발이란 태양과 같은 별이 수명을 다해 폭발하는 현상으로 1천억 도까지 열이 치솟으며 태양빛보다 50억 배나 밝다. 대부분의
초신성은 멀리 있거나 오래돼 자세히 관찰할 수 없다. 하지만 나노(nano) 첨단분석기들이 등장하기 시작한 1987년에 16만광년 떨어진
곳(우주넓이 130억광년에 비하면 가까운 이웃임)에서 초신성 폭발영상이 지구에 도착해 비교적 자세히 연구하게 되었다. 더 구체적으로 말하면
16만광년 떨어진 곳에서 16만년 전에 초신성이 폭발, 그 영상이 지구까지 오는데 16만년 걸려 1987년에 도착했다는 의미다.
이렇게 도착한 영상을 1987A라 이름 지어 매순간 자세히 관찰해 분석해본 바, 우주먼지가 상상외로 많이 생성되고 있었다. 태양도 50억년
전 초신성폭발로 태어났을 때 대량의 우주먼지가 생산돼 주위에 지구나 화성 같은 행성들이 만들어졌다고 본다. 하지만 지난 15년간1987A
초신성폭발이 생산한 먼지량을 합쳐보면 자그마치 지구 20만개를 만들 수 있는 엄청난 규모이며 지금까지도 계속 우주먼지를 생산하고 있다.
그러면 태양도 50억년 전 초신성 폭발로 태어났을 때 지구 20만개 이상의 먼지를 생산했을 것인데 그 많은 먼지가 다 어디로 갔단 말인가.
알 수 없지만 이러한 사실을 빅뱅에 대입해보면 빅뱅 후 우주만물을 만들기 위해 엄청난 우주먼지가 먼저 생성됐다는 이론이 나온다. 다시 말해 별이
탄생하기 전에 우주먼지가 먼저 만들어졌고, 우주먼지가 수소가스와 함께 뭉쳐 별들이 탄생됐다는 얘기다. 이에 따라 원형을 간직한 우주먼지 속에
우주탄생의 비밀이 내포돼 있을 것으로 과학자들은 믿고 있다.
지구 자체도 우주먼지에 의해 형성됐지만 지난 45억년동안 중력과 풍화작용에 의해 원형을 유지한 먼지는 단 하나도 없을 뿐만 아니라 지금도
우주공간을 떠도는 우주먼지가 상당량 유입되지만 대기권에 들어오는 순간 변질되고 만다.
이에 따라 1999년 미항공우주국(NASA)에서 스타더스트(STARDUST) 작전을 세워 진공청소기 같은 인공위성을 쏘아 우주먼지 수집에
나섰다. 즉 혜성이 달리면서 흘려버린 먼지를 수집하는 작전이다. 이 작전으로 우주먼지를 실은 혜성(Wild 2 comet)이 지나간 궤도를
4년간 추적, 많지는 않지만 수십개 정도의 우주먼지를 수집했는데 놀랍게도 먼지 하나가 유전자의 기본요소인 유기화학물질 아미노산으로 확인되었다.
과학계는 크게 흥분했고 이때 생명은 빅뱅과 더불어 뿌려졌다는 말이 나오기도 했다. 그리고 그제서야 때늦은 후회를 하게 된다. 다른 게
아니라 1969년부터 1972년까지 아폴로(Apollo) 달 탐사 시 우주인들이 6차례나 달표면에 상륙해 달의 암석까지 가져왔지만 정작
우주먼지는 한 주먹도 가져오지 않았기 때문이다. 달에 쌓여있는 우주먼지야말로 지난 45억년동안의 우주변화를 고스란히 간직하고 있다고 볼 수
있다. 45억년 전이면 태양계가 은하계 중심부로부터 멀지 않은 곳에 있었다. 45억년 세월동안 약 6만광년 외곽으로 나왔으며 그동안 은하계가
23번 자전했기 때문에 은하계 내에 떠도는 다양한 먼지가 달에 쌓여있을 것으로 보고 있다. 쌓여있는 먼지를 분석하면 우주의 진화 뿐 아니라
생명이 어떻게 태어났는지도 이해하는데 많은 도움이 될 것이다.
하지만 우주인을 다시 달에 보내 우주먼지를 듬뿍 집어오려면 엄청난 예산이 소요돼 계획도 못하는 실정이다. 그러나 일본의 소행성 탐사선
하야부사(본보 2010년 11월19일자 우주먼지)가 천신만고 끝에 약 1,500개의 우주먼지를 채취하는데 성공, 현재 분석 중에 있다. 먼지
크기는 머리카락 직경의 10분의 1(10micrometer) 정도이며, 대부분이 지구 내부의 맨틀(mantle)층을 구성하는 휘석(輝石;
Pyroxene)으로 알려졌으나 분석이 완전히 끝나려면 1년 정도의 시간이 필요하다. 이 분석결과에 따라 달 탐사여부가 결정될 것으로 본다.
(알림: 필자는 4월25일(수) 오후 2시 갤러리아 쏜힐점 문화센터에서 과학강의를 합니다.)
