안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 바다 속 깊은 곳에서 생명체가 진화한 환경은 지구 외 행성 생명체와 유사할 가능성이 있나요?
깊은 바다의 심해 환경은 매우 극단적인데 압력이나 온도 빛이 없거나 화학적 환경등이 생명체가 극한의 조건에서 어떻게 적응하고 진화하는지를 이야기하지요. 심해에는 광합성 없이 살아가는 생명체들이 존재하는데 화학적인 합성이라는 과정을 통해 살아가며 이 방식은 외계 환경에서도 가능한 생명체의 존재 방식을 암시하며 유로파나 엔셀라두스와 같은 얼ㅇㅁ 덮인 위성에서는 바닥에 있는 바다가 태양의 빛 없이 존재할수 있기에 화학합성을 통한 생명체의 존재 가능성이 제기되어 있습니다! 심해엔 열수분출구라는 독특한 환경이 있으며 이곳은 화산 활동으로 인해 뜨겁고 미네랄이 풍부한 물이 바다 밑에서 분출하는 곳이며 이런 지역은 매우 극단적인 환경에도 불구하고 다양한 생명체들이 번성하는곳이지요. 유사한 환경은 다른 행성이나 위성에서도 발ㄹ견될수 있으며 지구의 심해에선 많은 생명체가 유기물 대신 무기물을 에너지원으로 사용하기도 하기에 태양광을 전혀 사용하지 않고도 생명이 번성할수 있음을 보여줍니다! 다른 행성이나 위성에서도 화학적 에너지를 이용하는 무기물 기반의 생명체가 존재할 가능성이 있다는 것이지요! 우리가 탐사하는 외계 행성 중 일부는 바다가 존재할 수 있는 조건을 갖추고 있을 가능성이 있으며 심해에선 진화한 생명체들이 광합성 없이도 생존할 수 있는 능력을 발전시켰꼬 외계 환경에서 빛을 전혀 받지 못하더라도 생명체가 진화할 수 있다는 중요한 시사점을 제공하게 되는 것이지요!
Q. 암흑 물질과 암흑 에너지는 우주에서 차지하는 비중이 매우 크다고 알려져 있는데, 그것들이 우주에 미치는 영향은 무엇인가요? 그리고 이들이 우주의
암흑물질은 우주에서 우리가 볼 수 잇는 물질과는 달리 빛을 방출하거나 반사하지는 않지만 중력의 영향을 통해 그 존재를 확인할수 잇는 물질이며 전체 우주 질량의 약 27%정도이며 우리가 아는 보통 별이나 행성 가스 등과는 다른 특성을 가지고 있따고 알려져 있습니다! 은하 내에서 별들이 회전하는 속도를 보면 우리가 보통 이해하는 물질로만 계산한 질량으로는 은하가 너무 빨리회전한다는것을 알수 있끼에 은하의 중심에서 떨어지지 않고 안정적으로 회전하는것이 은하 중심에 보이지 않는 질량인 암흑물질이 존재하기 때문이죠. 암흑물질은 은하의 질량을 증가시켜 중력적 영향을 주며 은하가 회전할 수 잇는 구조적인 안정성을 제공하게 됩니다. 암흑물질은 은하들이 어떻게 군집하고 서로 영향을 미치는지에 중요한 역할을 하며 암흑물질이ㅡ 중력적 효과는 은하 군집을 형성하는데 중요한 임이 되는겁니다. 이로 인해 은하 군집 내부에서의 물질이ㅡ 분포와 상호작용을 이해하는 데 중요한 단서를 제공하게 되는것입니다! 우주는 초기 빅뱅 후 물질이 분포하는 방식에서 큰 구조들이 형성되어 있으며 암흑물질은 이 구조 형성에 중요한 역할을 하고 우주 초기 물질들이 집중되는 방식에 영향을 미친것으로 보지요. 암흑에너지는 가속팽창을 설명하는데 필요한 가상의 에너지로서 우주의 약 68%를 차지하는것으로 알렺 ㅕ있습니다. 중력과 반대되는 성질이며 우주를 빠르게 팽창시키는 원인으로 작용하게 됩니다! 우주의 가속팽창은 1990년대 후반 우주가 예상보다 더 빠르게 팽창한다는 사실을 밝혔으며 우주의 가속적인 팽창을 설명하기 위해 암흑에너지가 존재한다고 가정하는 이유이기도 하지요! 우주가 시간에 따라 더욱 빠르게 팽창하도록 하는 성질을 가지고 있으며 먼 미래엔 은하들이 점점 더 멀어지고 열적 죽음에 이를 것으로 보고 있기호 자이ㅛ! 암흑에너지는 우주의 운명에 중대한 영향을 미치며 그 성질에 따라 우주는 계속해서 가속팽창할수도 언젠간 둔화될수도 있따고 봅니다!
Q. 블랙홀의 특이점에서 물리 법칙은 어떻게 적용될까요? 현재의 물리학 이론들이 이 극단적인 조건에서 여전히 유효할 수 있는지, 아니면 새로운 법칙들
일반 상대성 이론에 따르면 중력은 질량과 에너지가 시공간을 어떻게 휘게 만드는지를 설명하며 시공간의 곡률이 무한대에 달하게 되며 이로 인해 시공간 자체가 부서지는 현상이 나타난다고 합니다! 중력장이 너무 강력하여 시공간이 무한히 휘어지고, 그 속에선 더이상 물리적 법칙이 더 이상 적용될수 없게 되는것이지요. 양자역학은 아주 작은스ㅔ일에서 물질과 에너지를 설명하는 이론이며 특이점에선 중력과 양자역학이 서로 충돌하는 문제에 직면하게 되며 큰 스케일에서 양자역학은 미세 스케일에서 작용하는 법칙으로 특이점에선 두 이론을 모두 적용해야 하는 상황이 되는데 아직까지 양자중력이론은 완전히 해결되지 않은 문제랍니다! 특이점에선 양자역학의 법칙도 전통적인 방식도 제대로 작용되지 않게 되는것이지요!
Q. 천문우주에는 블랙홀이 존재한다고 하는데, 블랙홀의 형성과 특성은 어떻게 되나요?
블랙홀은 일반적으로 질량이 큰 별의 끝자락에서 형성되며 핵융합반응을 통해 에너지를 생성하고 중력에 의해 수축되는것을 막게 되는데 그러나 별의 핵융합 연료가 고갈되면 더 이상의 중력에 의한 반발력이 제공되지 않고 별은 중력에 의해 붕괴되게 됩니다. 이때 별의 중ㅅ미부는 중성자별이나 블랙홀로 변하게 되며 블랙홀은 별이 초신성 폭발을 일으킨 후 그 남은 핵이 너무 밀도가 커져서 중력적으로 붕괴하면서 형성되는것이지요! 중력이 너무 강해져서 공간 자체가 구부러지며 이 구부러진 공간 안에서는 빛조차 빠져나올수 없게 되는것입니다! 이곳이 블랙홀의 호라이즌이며 블랙홀은 그 내부에서 빛조차도 빠져나오지 못하게 되면서 아예 사라지게 되는것이죠. 이는 블랙홀이 중심에 존재하는 이로넞ㄱ인 점으로 그곳에서 질량이 무한히 집중되고 중력이 무한히 강해지며 시간이 멈춘것처럼 보이는 특이점이 생기게 되는것이지요! 블랙홀의 종류는 크게 초거대 질량 블랙홀, 중간정도의 질량 블랙홀, 태양정도의 질량 블랙홀로 나누게 된답니다! 블랙홀의 탐지는 빛을 방출하지 않기때문에 직접적으로 관찰하기 어려우며 중력파 탐지기나 x선, 중력렌즈 효과 등을 통해서 확인할수 있답니다!
Q. 아라온호는 언제 첫 항해를 시작했나요?
아라온호는 2018년 12월 23일 첫 항해를 시작하였으며 한국의 첫번재 독자적인 쇄빙연구선으로서 남극과 ㅂ구극에서이ㅡ 연구를 위해 건조된것으로 알려져잇습니다. 한국의 남극 세종과학기지로 향하는 미션이 첫 항해였다고 합니다. 지금 현재는 남극과 북극에서의 기후, 환경, 해양 연구를 하고 있습니다!