차세대 우주망원경 HWO, 외계 행성 ‘바다’ 탐사 새 지평 연다

과학계, 지구 ‘물’ 존재 규명에 한 발 더 다가서

과학자들은 지금까지 수많은 외계 행성을 발견했으며, 이 중에는 지구보다 큰 ‘슈퍼 지구’는 물론 지구와 비슷한 크기의 암석 행성 중 생명체가 존재할 가능성이 있는 ‘골디락스 존’에 위치한 행성들도 있다. 이러한 행성에서 액체 상태의 물, 즉 ‘바다’의 존재를 확인하는 것은 외계 생명체 탐사의 핵심 과제이다.

제임스웹도 역부족…별빛 가려 행성 관측 난항지구처럼 광활한 바다를 지닌 외계 행성은 생명 탄생의 최적 조건으로 여겨진다. 그러나 단순히 행성의 질량이나 궤도만으로는 바다의 존재를 확신하기 어렵다. 금성처럼 뜨거운 ‘압력솥’ 환경이거나 화성처럼 차갑고 건조한 사막 행성일 가능성도 있기 때문이다.

가장 확실한 방법은 망원경으로 외계 행성의 바다를 직접 관측하는 것이지만, 현재 인류가 보유한 제임스웹 우주망원경(JWST)으로도 지구형 외계 행성의 표면을 상세히 관측하기는 역부족이다. 대부분 외계 행성이 너무 어두운데다, 중심별의 압도적인 밝은 빛에 가려 직접 관측 자체가 불가능에 가까워서다.

HWO의 비책: ‘가림막’으로 별빛 분리이러한 한계를 극복하기 위해 미국 항공우주국(NASA) 과학자들은 차세대 우주망원경인 HWO(Habitable Worlds Observatory) 개발을 추진 중이다. HWO의 주경 지름은 6~8m로, 6.5m인 제임스 웹 우주망원경과 크기 면에서는 큰 차이가 없다. 하지만 HWO의 핵심 기술은 희미한 행성의 빛을 강렬한 별빛과 분리할 수 있는 특수 가림막(코로나그래프)을 탑재한다는 점이다. 이를 통해 지구 정도 크기의 행성에서 반사되는 미세한 빛까지 포착할 수 있을 것으로 기대된다.

캐나다 맥길대 니콜라스 코원 연구팀은 HWO를 활용해 지구와 같이 바다를 지닌 행성을 관측할 수 있는 방법을 연구했다. 연구팀에 따르면, HWO로도 외계 행성 표면을 고해상도로 직접 찍어내기는 어려울 전망이다. 하지만 행성에서 반사된 빛은 기본적으로 중심별의 빛을 반사한 것이므로, 반사된 빛의 패턴을 분석해 어떤 형태의 표면에서 반사된 것인지 추정할 수 있다는 설명이다.

예를 들어 바다에 반사된 빛은 평행하고 고르게 반사될 뿐 아니라 거울처럼 높은 반사율을 보인다. 그러나 실제 관측에서는 지구처럼 육지가 존재하며 자전하는 경우, 혹은 육지가 없더라도 구름이 존재할 가능성이 높다는 점 등 다양한 변수를 고려해야 한다. 따라서 여러 복합적인 요소를 고려해 장시간 관측이 필요할 것으로 예상된다.

문제는 ‘돈’…인류의 숙원 풀 수 있을까HWO는 2041년 발사를 목표로 한 장기 프로젝트다. 그러나 현재 NASA는 예산 삭감으로 모든 사업을 계획대로 진행하기 어려운 상황에 놓여 있다. 이 프로젝트에 막대한 예산이 소요될 것으로 예상되는 만큼 사업 추진에 난항이 예상된다.

인류의 오랜 궁금증인 외계 생명체의 단서를 찾기 위한 과학자들의 끈질긴 노력이 정치권을 설득하고 HWO가 성공적으로 우주로 향할 수 있도록 이끌지 귀추가 주목된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com