뉴 코스모스

우주에 대해 가장 궁금한 17가지 “코스모스 이후 35년의 공백을 채우다!” 과학의 대중화에 위대한 업적을 남긴 천문학자 칼 세이건(1934-1996)의 걸작 다큐멘터리 ‘코스모스(Cosmos)’가 방영되고 같은 제목의 책이 출간된 지 35년 넘는 세월이 흘렀다. 이 기간 동안 우주에 관한 인류의 지식은 새로운 기술과 최첨단 장비에 힘입어 눈부신 발전을 이뤘다. 가히 ‘뉴 코스모스(New Cosmos)’의 시대라 불릴 만한 변화다. 이런 흐름 속에서 칼 세이건과 《코스모스》를 향한 깊은 존경을 담은 책 《뉴 코스모스》가 출간됐다. 세계 최고 권위의 천문학 전문지 〈애스트로노미(Astronomy)〉 편집장인 저자가 어려운 학계의 방식이 아닌 일반 독자의 눈높이에 맞춰 최신 버전의 천문학 지식을 전달한다. 또한 제목에 걸맞게 35년 전 《코스모스》가 소개될 당시의 과학 기술로는 미처 밝히지 못한 새로운 지식들을 이후에 촬영한 컬러 이미지와 함께 설명한다. 이 책은 〈애스트로노미〉 독자 설문 조사를 통해 우주에 관한 대중의 가장 큰 관심사 17가지로 구성됐으며 천문학, 천체물리학, 우주학, 행성학 분야의 전문가들과 ‘딥 임팩트(Deep Impact)’ 및 ‘뉴 호라이즌스(New Horizons)’ 계획 등을 주도한 학자들의 꼼꼼한 감수를 거쳤다. 우주와 별은 어떻게 생겨났는지, 태양은 언제까지 활활 타오를 수 있는지, 지구는 어떤 종말을 맞이할지, 쌍둥이 지구는 존재하는지, 암흑 물질과 암흑 에너지란 과연 무엇인지 등을 흥미진진하게 풀어가면서, 광활한 우주에서 생명이 갖는 진정한 의미에 대해 커다란 화두를 던지고 있다. 코스모스와 인간의 위대한 만남 다시 느끼는 우주의 깊은 울림 《뉴 코스모스》는 ‘코스모스 키즈’로 성장해 세계 최고 권위의 천문학 잡지 〈애스트로노미〉 편집장으로 활동 중인 저자의 칼 세이건 교수를 향한 오마주(hommage)이자, 《코스모스》 이후 35년의 시간이 흐르는 동안 마침내 밝혀졌거나 새롭게 확보된 천문학 지식을 충실히 소개하는 책이다. 일반 대중이 우주에 관해 가장 궁금해하고 관심 있어 하는 17가지 주제(질문)를 누구나 이해할 수 있도록 쉽게 설명한다. 행성, 항성, 태양계, 은하, 빅뱅, 암흑 물질, 암흑 에너지, 블랙홀 등 현대 천문학 및 천체물리학의 주요 쟁점은 물론 분자화학과 양자역학에 관한 이해도 돕고 있으며, 나아가 ‘우주’라는 광활한 공간 속 일부로서 인간과 생명체가 갖는 존재의 의미도 되새기고 있다. ‘초신성(超新星, supernova)’ 발견으로 유명한 UC버클리 천문학자 알렉스 필리펜코(Alex Filippenko) 교수가 “코스모스 이후 35년의 공백을 채우는 책”이라며 이 책을 추천했고, 필리펜코 교수를 포함한 17명의 학자들과 우주 전문가들이 감수했다. 케임브리지대학교 ‘2016 올해의 교양과학서’에도 선정된 바 있다. ―살아 숨 쉬는 코스모스 “우주는 어떻게 생겨났을까?”라는 질문에 대한 답변이면서, 앞으로 다룰 주제에 관해 개괄적으로 소개한다. 상상력에서 과학으로 각성한 천문학의 역사를 살피고, 우주를 향한 인류의 동경과 호기심이 낳은 기발한 발상과 그것을 입증한 과정을 돌아본다. 21세기에 들어서면서 비약적으로 발전한 천체 관측 기술을 설명하며, 아인슈타인의 사고실험(思考實驗)을 현실로 입증한 학자들의 노력들도 소개한다. ―태양의 피날레 “태양은 언제까지 타오를 수 있을까?”라는 두려움 어린 질문의 해답을 찾는다. 인류에게는 대단한 별이지만 우주 전체로 볼 때는 4,000억 개의 항성 가운데 지극히 평범한 별 태양의 탄생과 변화를 보여주고 ‘핵우주연대학(核宇宙年代學, nucleocosmochronology)’, ‘일진학(日振學, helioseismology)’, ‘H-R 도표(Hertzsprung-Russell diagram)’ 등의 접근방식을 설명한다. 또한 우리 은하 내에 존재하는 주요 항성들을 분석 데이터와 함께 소개하면서 항성의 ‘핵융합 반응’이 에너지를 생산하고 훗날 고갈되는 과정도 생생히 묘사하고 있다. ―푸른 행성의 미래 “지구는 언제 수명을 다할까?” 축복받은 행성 ‘지구’도 영원불멸의 존재는 아니다. 태어난 지 45억 4,000년 된 지구의 연대기와 생명체 탄생의 과정을 설명하면서 총 다섯 차례 일어난 대멸종 사건의 원인과 결과에 대해 서술한다. 자연철학, 진화론, 지질학, 분자화학 견해를 다루고, 지구 멸망의 양상을 여러 가지 과학적 예측을 사례로 설명한다. 아울러 그 즈음 지구를 둘러싸고 있는 우리 은하의 변화된 모습도 살핀다. ―달의 기억 “달은 어떻게 지구의 위성이 될 수 있었을까?” 달의 기억을 끄집어낸다. 지구와 가장 가까운 천체인 달이지만, 의외로 이 질문의 답에 가까이 가기까지는 매우 긴 시간이 걸렸다. 아폴로(Apollo) 계획과 같은 수차례의 달 탐사로 확보한 월석(月石) 등의 표본 분석으로도 실마리를 찾지 못했다. 달의 기원에 관한 학계의 여러 가설들을 소개하면서, 그동안 여러 이견을 거치며 최근 하나로 모아진 ‘거대충돌설(Giant Impact Hypothesis)’을 집중적으로 조명해본다. 2000년에 이르러서야 ‘테이아(Theia)’라고 이름 붙여진 약 45억 년 전 지구와 충돌한 화성 크기의 행성 이야기가 흥미롭게 펼쳐진다. 2001년 카네기 연구소(Carnegie Institution)와 2007년 캘리포니아공과대학(Caltech) 연구팀의 치열한 검증과 스피처(Spitzer) 우주망원경의 활약상도 공개된다. ―추억과 희망 “화성에 생명체가 살 수 있을까?” SF의 단골 소재인 이웃 행성 ‘화성’을 다룬다. 오래전 생명 활동이 있었을지 모르던 때의 추억과 아직도 버릴 수 없는 희망을 모색한다. 특히 화성은 현재 관측 위성 수준을 넘어 여러 기의 탐사 로버가 활동하고 있는 생생한 현장이다. 2000년대까지 시행된 미국과 유럽의 화성 탐사 상황을 시작으로, 2004년 화성 착륙에 성공한 NASA의 탐사 로버 스피릿(Spirit)과 오퍼튜니티(Opportunity)에서부터 2012년 큐리오시티(Curiosity), 그리고 2013년 발사돼 지금도 활동 중인 탐사선 MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) 등이 보내온 엄청난 양의 데이터 분석을 정리해 지도를 그리듯 보여준다. ―페이스오프 비너스 “금성은 왜 얼굴을 바꿨을까?” 화성과 더불어 지구와 가장 가까운 자매 행성이지만, 달라도 너무 다른 ‘금성’을 살펴본다. 두꺼운 대기층 때문에 지표면을 볼 수 없어 이론과 추측만 난무했던 곳이었으나, 마찬가지로 최근 왕성한 탐사 활동으로 확보된 실측 데이터 덕분에 기존의 미스터리가 대부분 밝혀진 행성이다. 여기서는 《코스모스》에서 소개된 이후의 활동인 NASA의 마젤란(Magellan) 계획과 유럽우주국(ESA)의 비너스 익스프레스(Venus Express) 계획의 성과로 드러난 금성의 지질 및 판 구조 변화 등 관해 설명한다. 저자는 금성 탐사가 지구의 미래를 시뮬레이션해볼 수 있다는 점에서 무척 중요하다고 강조한다. ―되찾고 싶은 옛 형제 “명왕성은 행성이 아닌가?”라는 질문에 대해 “그렇다”와 “아니다”로 나누어 소개한다. 2006년 IAU(국제천문연맹)는 1930년 최초로 발견된 이래 76년 동안 태양계에서 어엿한 아홉 번째 행성이었던 명왕성을 ‘왜소행성(矮小行星, dwarf planet)’으로 강등시켰다. 저자는 IAU가 정의한 행성의 요건을 조목조목 따져서 최근의 관측 결과를 설명하고, 2006년 발사돼 2015년 명왕성을 통과한 ‘뉴 호라이즌스(New Horizons)’ 호의 방대한 실측 데이터 분석 결과를 기다리면서 이 ‘옛 형제’를 되찾을 수 있는 가능성을