십 대를 위한 우주과학 콘서트

지구 너머 다른 행성에서의 터전을 꿈꾸는 시대에
청소년이 꼭 알아야 할 우주과학 이야기

2021년 2월 18일, 미국의 화성 탐사 로버 ‘퍼서비어런스’가 무사히 화성에 착륙했다는 소식이 들려왔다. 화성 생명체의 흔적을 정밀 탐사하고 화성 토양을 지구로 보내는 임무를 수행하게 된 퍼서비어런스는 지금 이 순간에도 화성 곳곳의 여러 모습을 담은 사진을 지구로 전송해주고 있는데, 장차 화성에 인간 거주의 길을 열고자 나아간 첫걸음으로써 과학자들을 비롯한 수많은 세계인의 관심을 받고 있다.
퍼서비어런스를 화성으로 안착시킨 나사(NASA)는 오는 2030년대에는 인간이 직접 화성에 발자취를 남기는 탐사를 계획하고 있고, 일론 머스크가 이끄는 우주 기업 스페이스X도 2026년에 인간을 화성에 착륙시킨 뒤, 2050년까지 100만 명을 화성에 이주시키겠다는 포부를 밝힌 바 있다. 이처럼 과학소설이나 SF영화에서만 보았던 과거의 상상들이 점점 구체적인 현실이 되어가고 있다. 조만간 다음 세대의 아이들이 외계생명체에 대해 자연스레 이야기할 날도 머지않아 보인다. 이를 반영하듯 우주과학 분야를 공부하고 관련된 직업을 택하고픈 청소년들의 관심 또한 날로 커지고 있다.
이러한 청소년들이 궁금해하는 우주와 천문학에 관한 질문들에 대해 각 분야의 과학자들이 그들이 알고 있는 최신 과학 지식을 바탕으로 이 책을 통해 쉽고 명확하게 답해준다.

01. 달콤한 별빛에 반하다 _ 권홍진 | 판곡고 지구과학 교사
밤하늘의 별을 보며 누구나 한번쯤 떠올렸을 법한 궁금증들을 풀어본다. 별과 별 사이의 거리는 얼마나 되는지, 지금까지 발견한 우주에서 가장 큰 별의 크기는 과연 얼마인지, 우리가 바라보는 별빛이 과연 몇 년 전의 것인지 등등 이에 대한 답을 찾아본다.

‘밤하늘을 본다’는 것은 별의 서로 다른 과거의 모습을 보는 것입니다. 밤하늘의 별들은 지구와의 거리가 각기 모두 다릅니다. 별빛이 지구로 날아오는 데 걸리는 시간도 다르고, 출발한 시간도 다릅니다. 어느 별은 17년 전의 빛, 또 다른 별은 100년 전의 빛, 어떤 은하는 1천만 년 전의 빛일 수 있습니다. 우리는 현재 지구에 있지만, 서로 출발한 시간이 다른 별빛을 보고 있기에 서로 다른 과거의 빛을 보게 되는 것입니다. 천문학자는 그중에서 가장 오래된 별빛이 무엇인지를 찾고 있습니다. 가장 오래된 별빛은 멀리서 온 빛으로, 이를 통해 오랜 과거에 우주에서 무슨 일이 있었는지를 알 수 있습니다. _ 본문 24쪽

02. 별은 어떻게 만들어질까? _ 황지혜 | 과학기술연합대학원대학교 천문우주과학석박통합과정 재학
천체를 이루는 가장 기본 단위인 별의 탄생 과정은 아직도 명확히 풀리지 않아 이를 밝히고자 지금도 많은 천문학자가 연구에 매진하고 있다. 그들이 지금까지 밝혀낸, 별이 어디에서 어떻게 만들어지는지, 별 탄생 영역은 어떤 방법으로 구체적으로 관측하는지, 현재 별을 관찰하는 천문학자들이 부딪히고 있는 문제는 무엇인지 등을 살펴본다.

우리의 눈으로 볼 때는 아무것도 보이지 않지만, 성운에서는 지금 이 순간에도 놀라운 일들이 일어나고 있습니다. 그 안에서 새로운 아기별들이 만들어지고 있답니다. 하나의 성운 안에서 하나의 별만 만들어지는 것이 아니라, 여러 개의 별들이 함께 만들어집니다. 이 별들은 같은 고향을 공유하고 있는 친구들이라고 할 수 있는 것이죠. _ 본문 36~37쪽

03. 천문대의 시간 _ 전영범 | 한국천문연구원 책임연구원
28년간 보현산천문대에서 근무하고 있는 천문학자로서의 소회와 천문대에서 별을 관측하기 위해 사용 중인 다양한 천체망원경에 대해 알아본다. 천체사진가이기도 한 저자가 세계 유명 천문대에서 찍은 다채로운 밤하늘과 유성우의 장관을 담은 사진들도 만날 수 있다.

천문학은 관측을 통한 발견의 학문입니다. 천문학은 다른 자연과학 분야와 달리 실험을 할 수 없습니다. 별이나 은하, 아니면 혜성을 만들어보는 실험은 모두 지구에서 할 수 없는 것들입니다. 하지만 우주의 탄생 이후 벌어진 수많은 실험의 결과가 현재 우리가 바라보는 우주이며, 이런 결과를 천체망원경으로 관측하여 거꾸로 어떤 실험의 결과인지 알아나가는 학문이 바로 천문학인 것입니다. _ 본문 60쪽

04. 은하수는 어디로 갔을까? _ 이경훈 | 한국아마추어천문학회 부산지부장
현재 전 인류의 2/3가 넘는 이들이 빛공해의 영향으로 은하수를 볼 수 없는 지역에 살고 있다. 몇십 년 전만 해도 우리나라에서도 여름밤을 환히 밝히던 우윳빛 은하수를 다시 관측할 방법은 없는지 여러 대안을 찾아본다.

어두운 하늘이 지구에서 점차 사라지고 있습니다. 인간의 문명이 시작된 이후 함께 생겨난 인공 불빛은 지금껏 우리의 어두운 밤을 밝혀왔습니다. 그러나 이제 과하게 만들어진 인공 불빛의 대부분이 하늘에 버려지고 있습니다. 이런 빛공해는 에너지 낭비일 뿐 아니라, 명백한 공해입니다. _ 본문 97쪽

05. 현재는 과거의 열쇠 _ 김기상 | 국립어린이과학관 전시 큐레이터
지질학은 현재 일어나고 있는 일들이 과거에도 비슷하게 일어났을 것이라고 추론하는 동일과정설, 즉 ‘현재는 과거의 열쇠’라는 원리에 따라 과거 지구에 어떤 일이 일어났는지를 추론하는 학문이다. 이런 지질학에 이용되는 논리에 대해 먼저 배워보고, 현재 남아 있는 화석을 가지고 과거에 어떤 일이 있었는지를 함께 밝혀내 본다.

지구의 나이는 45억 살이 넘었습니다. 이러한 지구를 탐구하는 지구과학은 시간적으로 우주와 지구의 생성부터 현재, 그리고 미래까지 연구합니다. 공간적으로도 지구의 중심부터 우주의 경계까지 연구하지요. 그래서 인간이 연구하는 데 한계가 대단히 많습니다. 그렇기에 지구과학 연구자들은 ‘현재는 과거의 열쇠’라는 말을 주요 원칙으로 삼아 과거에 어떤 일이 일어났는지를 추론합니다. ‘현재에 어떤 일이 일어나고 있는가?’를 살펴보고 현재로부터 과거에 일어났던 일을 밝혀내는 것입니다. _ 본문 99쪽

06. 대항해 시대에서 대우주 시대로 _ 최준영 | 국립부산과학관 교육연구실장
화성을 시작으로 인류가 지구가 아닌 다른 행성에 거주할 길을 모색하는, 과학소설에서만 보아왔던 시대가 어느새 도래했다. 이러한 대우주 시대를 준비하기 위해 힘써온 과학자들의 외계행성 탐사 연구의 최신 정보에 대해 알아본다.

현재까지 발견된 외계행성 중 ESI가 가장 높은 외계행성은 티가든의 별 b(Teegarden’s Star b)라는 행성이며, 무려 0.95의 ESI로 지구와 95% 유사합니다. 이 외계행성은 지구로부터 약 12광년 떨어져 있으며, 지구보다 살짝 큰 크기의 행성이라고 추정됩니다. 모성인 티가든의 별은 태양보다 온도가 낮습니다. 하지만 모성과 행성의 거리가 매우 가까워 이 행성의 온도는 0~50도 정도로 안정적이고 온화할 것이라 기대하고 있습니다. 또한 행성의 표면은 암석으로 이루어져 있고, 물이 존재할 가능성이 매우 클 것이라고 여겨집니다. _ 본문 142~143쪽

07. 〈마션〉으로 풀어보는 창의적 사고 _ 우성수 | 맥킨지 문제해결 방법의 연구자 겸 강사
화성에 홀로 남게 된 인간의 탈출기를 그린 영화 <마션>으로 접근해본 맥킨지의 창의적 문제해결법을 통해 우주과학 분야에 새로운 시선으로 접근해본다.

영화 속 와트니의 탁월한 능력을 인정하는 것도 중요하지만, 이를 종합적으로 정리하고 실행할 수 있는 근거를 마련해 다른 이에게 설명할 수 있는 능력이 더욱 중요합니다. 와트니를 지구로 무사히 복귀시키기 위한 기본 질문에 대한 답변을 한 문장으로 표현한 것을 최종 결론이라고 하
는데, 근거를 추가하고 이를 뒷받침하는 사실들을 하부에 다시 배치하는 방식으로 결론을 구조화해야 합니다. 단편적인 지식들의 합을 논리적·체계적으로 정리해서 상대방에게 설명하고 인정받는 것이 사회에서 갖추어야 할 중요한 능력이기도 합니다. _ 본문 166쪽


과학의 즐거움을 나누기 위해 시작된
재능기부 과학강연회 <10월의 하늘>

‘10월의 하늘’은 2010년 정재승 교수의 제안으로 시작된 재능기부 과학강연회다. 매년 10월 마지막 주 토요일마다 현직 과학자, 과학저술가, 공학자 등은 물론 문화예술 각 분야 전문가들이 과학을 접할 기회가 많지 않은 중소도시 청소년들에게 직접 찾아가 과학의 신비와 자연의 경이로움을 나누고 있다. 이 같은‘10월의 하늘’이라는 행사 명칭은 탄광촌 소년 호머가 로켓 과학자의 꿈을 이뤄가는 과정을 그린 영화 <October Sky>에서 가져왔다.
‘10월의 하늘’은 기획에서 준비, 당일 강연 및 행사 진행에 이르는 전 과정이 오로지 기부자들의 재능 나눔으로 이루어진다. 과학의 즐거움을 아이들과 함께 나누고자 한다면 누구나 강연자와 진행자로 참여할 수 있다. 청소년 시기에 우연히 듣게 된 과학자의 강연, 무심코 읽게 된 과학책 한 권이 그들에게 과학자의 꿈을 품게 만든다는 것을 잘 알기에 여러 분야의 강연자가 선뜻 동참해주고 있다.

‘10월의 하늘’을 통해 강연자는 자신이 과학의 길에 들어서던 그날의 초심을 되돌아볼 수 있고, 기부자는 자신이 가진 재능을 타인과 나누는 기쁨을 맛볼 수 있으며, 아이들은 과학의 경이로움을 만끽하며 미래의 과학자로 성장하는 꿈을 키워나갈 수 있게 됩니다. ‘10월의 하늘’에서 강연을 들었던 청소년들 가운데 한 명이라도 과학자 혹은 공학자가 되어 세상을 좀 더 근사한 곳으로 만드는 데 기여해준다면, 우리는 언제나 내일의 ‘10월의 하늘’을 준비할 것입니다.
정재승 KAIST 바이오및뇌공학과 교수
- 머리말 중에서