Q. 태양은 어떻게 핵분열을 계속하죠?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.태양은 스스로 빛을 낸다. 우리는 태양처럼 스스로 빛을 내는 별을 항성이라 부른다. 빛은 그 자체로 에너지면서 물질변화 활동의 결과물이다. 즉, 모든 항성이 발산하는 빛은 에너지 활동을 한다는 증거다. 그렇다면 태양과 같은 항성들은 어떤 에너지 활동을 하고 있기에 그토록 오랫동안 빛을 발산하는 것일까?태양 속에서는 1초 동안 6억 5,700만 톤의 수소가 합쳐져 6억 5,300만 톤의 헬륨이 생성되는 것으로 알려졌다. 1,500만℃의 초고온 상태에서 가벼운 수소가 융합해 무거운 헬륨으로 바뀌는 과정에서 에너지가 방출되는데 이것이 바로 핵융합에너지, 우리 지구의 생명의 원천인 태양에너지다.핵융합을 일으키는 수소 원소는 수소, 중수소, 삼중수소 세 가지 종류로 구분한다. 이들은 원자핵 속에 있는 양성자의 수는 같으나 중성자의 수가 다른 원소들이다. 즉, 동위 원소들이다. 우리가 흔히 수소라 부르는 원소는 '하이드로젠(Hydrogen)'이라 칭하고, 수소보다 2배 무거운 중수소는 '듀테륨(Deuterium)', 삼중수소는 수소보다 세 배 무겁고 '트리튬(Tritium)'이라 부른다.원자는 양성자, 중성자로 이루어진 원자핵과 그 주위에 구속된 전자로 이루어진다. 원자에 종속된 전자는 외부의 에너지를 받으면 가장자리에서부터 차례로 떨어져 나가는데, 이렇게 떨어져 나간 전자를 자유전자라고 한다. 원자에 가해지는 에너지의 양이 충분히 막대하여, 원자에 종속된 모든 전자가 떨어져 나갈 수 있을 정도가 된다면, 원자는 전자를 방출하고 양전하를 띠는 원자핵이 홀로 존재하게 된다. 이렇게 원자핵과 전자가 분리된 상태를 플라즈마라 한다.에너지가 낮다면 이 원자핵들 사이에 전자기력에 의한 척력(Coulomb barrier, 쿨롱 장벽)이 작용해 서로 결합할 수가 없다. 하지만 원자핵이 입자가속기와 같은 수단으로 엄청난 속도로 가속된 뒤 다른 입자에 충돌하거나[1] 초고온으로 가열되어 원자핵들의 에너지가 매우 높아지면[2] 원자핵들 사이의 거리가 좁혀지게 되고, 이렇게 원자가 충분히 가까워지면 그 이후부터는 강한 핵력이 작용해 원자핵이 서로 결합하게 된다. 이때, 원자핵들의 평균 에너지가 쿨롱 장벽을 뛰어넘을 만큼 충분히 높지 못한 경우에도, 맥스웰-볼츠만 분포에 의해 소수나마 존재하는 고에너지의 원자핵들이나 낮은 확률로 일어나는 양자 터널링을 통해서도 핵융합 반응이 일어날 수 있다. 항성에서도 이 때문에 이를 몰랐을 때 예상했던 것보다 핵융합이 더 쉽게, 많이 일어난다.이런 결합 반응을 핵융합이라 하는데, 이때 일부 원자핵은 핵자당 결합에너지가 커져 핵자당 질량이 작아지고, 충돌하기 전 두 원자핵을 합친 질량보다 생성된 원자핵의 질량이 더 작은데, 그 질량의 차만큼 질량-에너지 동등성에 따라 에너지가 발생한다. 보통 이 에너지는 핵융합 반응의 부산물이 가진다.[3]
Q. 고래의 지능은 정말로 어린아이 수준인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.그렇다면 과연 돌고래 아이큐, 범고래 아이큐는 어느정도인 걸까요? 또 수명은 어느정도 일까요? 간단하게 정리한 내용을 알려 드리겠습니다.돌고래 아이큐, 지능은 평균 80정도이며 이렇게 아이큐가 높아서 그런지 돌고래들은 자신들만의 언어가 있다고 합니다. 그리고 거울에 비친 자신의 모습을 인식할 수 있으며 사람을 모방하는 능력도 탁월하다고 합니다.© nilats, 출처 Unsplash범고래 아이큐는 놀랍게도 평균 90점도로 돌고래보다 높습니다. 범고래들은 상어처럼 강력한 턱, 이빨이 있지 않지만 워낙 아이큐가 높고, 사회성까지 가지고 있어 이를 활용해 사냥하는 습성이 있습니다.
Q. 네안데르탈인은 인구가 어떻게 되었었나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.네안데르탈인은 데니소바인과 함께 호모 사피엔스에 가장 가까운 사람속 동물이기에 혼혈이 있었는지, 없었는지는 오랜 기간 논란의 대상이었다. 개체의 겉으로 보이는 형질은 네안데르탈인과 호모 사피엔스가 상당히 다르기 때문에 다른 종이라는 것은 학계의 일반된 견해였지만 과연 혼혈이 가능했는지, 가능했다면 그 후손이 현생 인류에 남아있는지는 불과 1990년도까지도 잘 몰랐다. 최신의 결론부터 말하자면 현재로는 사하라 이남 아프리카인을 제외한 호모 사피엔스가 네안데르탈인과 혼혈로 탄생한 개체들의 후손이라는 것이 다수설이다. 따라서 네안데르탈인은 현생 인류의 근연종이 아니라 아종으로 분류된다.1996년에 스반테 페보 교수가 중심이 된 국제 연구진의 네안데르탈인 유골 유전자 분석에서 네안데르탈인이 현생 인류와 다른 종에 속하는 것 같다는 결과가 나왔기에 서로 다른 종이라는 설이 대세였다. 하지만 이 네안데르탈인 유골 유전자 분석도 전체 유전자가 아닌 미토콘드리아 유전자만 분석한 것이어서[8] 네안데르탈인 부계 혼혈의 존재 가능성을 100% 부정하지는 못했다.2002년에 루마니아에서 3만 4천 년 전 턱뼈로 가장 오래된 유럽 현생 인류의 유골이 발견되었는데, 이 턱뼈의 형태로 볼 때 네안데르탈인과의 연관성이 있을 수 있다는 주장이 제기되었고, # 2007년에 현생 인류와 네안데르탈인의 특징이 모두 포함된 두개골이 역시 루마니아에서 발견돼서 주목을 받기도 했다.