지구는 지금보다 더 크면 좋을까?

지구는 우주의 패러다이스 – 2

생명이 넘치는 지구가 이상기후 때문에 예상을 넘는 고통을 당하고 있다. 인간이 살기에 지구보다 좋은 행성이 없는데도 대부분은 지구의 고마움을 모르고 산다. 생명의 파라다이스인 지구의 은총을 소개하는 시리즈–2이다.​

세계 인구가 80억을 넘어가자(2022년 말) “지구는 인류가 살기에 좁다.”는 말을 하기도 한다. 그러면 지구가 지금보다 큰 행성이어도 아무 문제가 없을까?​

NASA는 15년 전인 2009년 3월 외계행성 탐사를 주목적으로 케플러 우주망원경을 지구 궤도에 올렸다. 이때부터 임무가 끝난 2016년까지 케플러 우주망원경은 150,000개 이상의 항성(별)을 관측하고, 약 2,700개의 외계행성과 약 5,000개의 유사 외계행성을 발견했다.​

케플러 우주망원경이 발견한 외계행성 중에는 지구보다 큰 행성도 다수 있었다. 천문학자들은 지구보다 2∼10배 더 크고 가스가 아닌 바윗덩이로 이루어진 외계행성을 슈퍼지구(super-Earth)라 부르고, 이보다 더 큰 것은 메가지구(mega-Earth)라 한다. 지금의 지구가 슈퍼지구라면 더 살기 좋은 우주의 패러다이스일까? 이 문제에 대해 천문학자들은 여러 가지 흥미로운 설명을 한다.

외계행성을 관측할 목적으로 NASA가 지구 궤도에 올려 7년간 활용한 케플러우주망원경

​지구가 지금보다 2배 더 크면, 중력도 더 증가하게 된다. 중력이 강해지면 가장 높은 에베레스트산은 지금처럼 높아질 수 없었고, 키가 100m를 넘는 시코이어 나무도 키높이 자라지 못했을 것이다. 그리고 모든 사람의 체중은 지금보다 훨씬 무거워진다. 그러면 현재의 체격으로 중력을 견딜 수 없으므로 체격이 더 커질 것이고, 그렇게 되면 활동 에너지가 많이 필요할 뿐만 아니라 생활하는 집과 침대와 신발도 커져야 한다.​

지구의 중력이 강해지면 소행성과 같은 떠돌이 천체가 더 쉽게 지구로 끌려와 충돌할 위험이 증가한다. 만일 슈퍼지구의 크기가 지금의 10배가 된다면 상상도 못하던 일이 발생하게 된다. 현재 지구의 중심부(코어)에는 고열(약 5,400℃)에 의해 무거운 금속인 철(Fe)이 액체 상태로 존재하며 대류까지 일어난다. 지구 주변에 자기장이 형성되는 이유는 중심부의 철이 일정하게 대류하고 있기 때문이다.​

지구가 10배 더 크다면, 중심부의 철은 액체 상태로 존재하지 못하고 두꺼운 지층의 고압 때문에 고체 상태가 된다. 고체 상태의 철에서는 지자기가 아주 약하거나 생겨나지 않는다. 지구 주변에 강한 자기장이 형성되어 있지 않다면 어떤 일이 일어날까? 태양으로부터 날아오는 전기를 띤 강력한 태양풍의 입자들이 사정없이 지표까지 침투하여 생명체들을 위협하고, DNA까지 파괴하며, 각종 암을 발생시킬 것이다. 지구의 생명체들이 왕성하게 생존할 수 있는 것은 자기장이 우주 입자들을 차단해주고 있는 덕분이다.​

지구 주변에 강력한 자기장이 형성되어 있지 않으면, 태양풍의 입자들이 지구 생명체들의 생존을 불가능하게 할 것이다.

대륙이동설에 의하면 지구는 몇 개의 땅덩이(대륙)가 조금씩 이동하고 있고, 이 과정에 지구 내부에서 형성된 높은 압력이 화산폭발이나 지진과 같은 지각변동을 통해 해소되고 있다. 그러나 더 두껍고 거대한 지각으로 덮여 있다면, 대륙들은 강한 중력 때문에 서로 단단히 붙어 대륙이동 현상이 나타나지 않을 것이다. 따라서 지각 내부에 축적된 강력한 압력은 대륙 덩어리 전체를 폭발시킬 가능성이 있다.​

케플러 우주망원경이 지금까지 발견한 외계행성들은 대부분 주성과 가까이 있는(태양 가까운 수성처럼) 것이었다. 이런 행성들은 공전 주기가 100일 정도(수성은 58일)이다. 이런 외계행성이라면 주성과 너무 가까워 물이 존재하더라도 증발되어 주성으로 끌려 가버릴 것이다.​

지금까지 발견된 외계행성 중에는 주성과의 거리가 멀고, 많은 물을 가진 것도 다수 있다. 이런 외계행성이라면 주성과 멀리 있기 때문에 에너지를 적게 받아 물이 얼음 상태로 지표면을 덮고 있을 것이다. 그렇게 되면 얼음층 밑에서는 지구에서와 같은 ‘탄소의 순환’과 ‘무기원소의 순환’ 현상이 일어날 수 없을 것이다. 탄소의 순환이란 광합성(탄소동화작용)이 일어나 유기물이 형성되고 유기물이 분해되어 다시 탄소로 되돌아가는 것을 의미한다.

인류가 존재하는 지구는 생각할수록 행운이 가득한 우주의 패러다이스라는 생각을 하게 된다. 이산화탄소를 대량 배출해온 결과로 지구는 기온 상승, 해수면 상승, 이상기후 현상이라는 피해가 나타나기 시작했다. 그 피해는 이제 시작일 뿐이다. 더군다나 인류가 과소비생활을 계속하여 바다와 육지를 오염시켜 간다면 그 결과도 엄청난 위험이 되어 돌아올 것이다. – YS