稀貴한 地球 假說 은 行星 天文學 과 宇宙生物學 分野에서 登場한 槪念으로, 地球上에 複雜한 後生 動物 이 나타나기 위해서는 天體物理學 및 地質學 敵으로 거의 일어날 可能性이 없는 事件 및 情況들이 맞물려야 한다는 理論이다. ‘稀貴한 地球’라는 말은 古生物學者 利子 地質學者 人 피터 와드와 天文學者 利子 宇宙生物學子 도널드 브라우니가 함께 執筆한 冊 題目 ‘稀貴한 地球: 왜 複雜한 生命體는 宇宙에 드문가? (2000年度作)’에서 따 온 것이다.

稀貴한 地球 假說은 칼 세이건 , 프랭크 드레이크 等이 主張했던 平凡性의 原理 (코페르니쿠스의 法則이라고도 한다)와는 正反對의 立場에 서 있다. ^[1] 平凡性의 原理에서는 地球는 平凡한 막대 나선 銀河 구석진 곳에 있는 平凡한 行星界 에 있는 平凡한 巖石 行星 이라고 말한다. 따라서 이 原理에 따르면 宇宙는 地球와 같은 生命體를 품은 行星으로 가득 차 있어야 한다. 그러나 와드와 브라于니는 코페르니쿠스의 原理에 反撥했다. 地球, 太陽系 그리고 우리 銀河 내 太陽系의 位置처럼 生命體가 살기에 아늑한 곳은 全 宇宙를 통틀어도 매우 稀貴하다는 것이 이들의 主張이다.

複雜한 生命體가 흔하지 않다고 結論을 내린다면, 稀貴한 地球 假說은 페르미 逆說 “萬若 外界 生命體들이 흔하다면, 그들이 왜 안 보이는 것이지?”에 對한 解答이 될 수 있다. ^[2]

根據 [ 編輯 ]

稀貴한 地球 假說에서는 複雜한 生命體가 태어나려면 여러 가지 條件이 必要하다고 말한다. 代表的인 條件들을 列擧하면 다음과 같다.

• 銀河 生命體 居住領域 ^[3] 內에 어머니 恒星 ^[4] 이 있어야 한다.
• 어머니 恒星과 行星界가 生命體 誕生에 敵對的이지 않은 屬性을 지녀야 한다.
• 行星이 恒星 周圍의 生命體 居住可能 領域 內에 있어야 한다.
• 行星 의 크기가 適當해야 한다.
• 巨大한 衛星 이 存在해야 한다.
• 磁氣場과 地殼 運動 , 巖圈, 大氣圈, 授權이 조화롭게 共存해야 한다.
• ‘鎭火 펌프’ 體系가 作動하기 위해서, 巨大 氷河期 나 極히 드문 小行星 衝突 事件이 發生해야 한다.
• 캄브리아기 때 動物 文 이 暴發的으로 생겨난 것과 같은(이 事件은 아직도 풀리지 않은 수수께끼이다) 狀況이 일어나야 한다.
• 地球人과의 意思 疏通을 위해서는, 知性을 지닌 生命體가 出現해야 한다.

와드와 브라于니는 작은 巖石 行星에서 複雜한 生命體가 誕生하는 데 必要한 여러 가지 變數들의 許容 範圍는 매우 狹小한 水準이 된다고 主張했다. 宇宙는 매우 넓기 때문에 地球와 비슷한 行星들이 多數 存在할 수 있다. 그러나 그런 行星들이 存在하더라도 이들은 數千 數萬 光年 程度로 서로 떨어져 있을 可能性이 높다. 이 程度 距離는 各 行星에서 知性을 가진 鐘들이 出現하더라도, 서로 다른 外界 文明 사이의 意思 疏通 可能性을 排除시킬 程度이며, 이는 페르미 逆說에 解決의 端緖를 提供한다.

銀河 居住可能 領域 [ 編輯 ]

稀貴한 地球 假說에서는 우리가 알고 있는 宇宙 大部分의 領域(우리 銀河 내 大部分 地域 包含)李 複雜한 生命體가 태어나기에 適合하지 않은 곳이라고 假定한다. 와드와 브라于니는 이러한 場所를 ‘죽음의 地帶’라고 言及했다. 複雜한 生命體가 誕生할 수 있는 場所는 銀河 生命體 居住可能 領域이다. 이 場所는 銀河核 으로부터의 距離에 對한 函數로 定義된다. 銀河核으로부터의 距離가 增加할수록 다음과 같은 現象들이 觀測된다.

1. 恒星의 重元素 含量 이 減少한다. 重元素는 水素 및 헬륨 보다 무거운 모든 元素들을 통틀어 부르는 天文學 用語로, 巖石 行星이 생겨나려면 重元素가 必要하다.
2. 銀河核에 있는 블랙홀 및 近處에 있는 中性子별 과 퀘이사 에서 放出되는 엑스線 과 감마선 의 强盜가 줄어든다. 이런 輻射線들은 複雜한 生命體에게 致命的으로 알려져 있기 있다. 따라서 稀貴한 地球 假說에서는 1. 誕生 後 얼마 지나지 않은 宇宙와 2. 現在 恒星의 密度가 높고 超新星 爆發이 흔한 地域은 複雜한 生命體가 誕生하는 데 적합하지 않은 環境이라고 設定하고 있다. ^[5]
3. 銀河 外郭 地帶는 中心部에 비하여 恒星들의 密度가 작다. 따라서, 外郭으로 나갈수록 가까운 곳에 있는 恒星들 때문에 行星 및 미행성 들의 軌道가 엉망이 될 確率이 줄어든다. 따라서 어떤 行星이 銀河核에서 멀리 떨어져 있을수록 破滅的인 衝突 事件을 겪을 確率은 줄어든다. 充分히 큰 衝突로 한 行星에 있는 모든 複雜한 生命體를 전멸시킬 수 있다.

1番에 依하면 銀河系의 外郭 地帶는 生命 誕生에 不適合하다. 2番과 3番에 依하면 銀河 中心部에 가까운 地域, 球狀 星團, 나선 銀河 의 螺旋팔 地帶 亦是 生命 誕生에 不適合하다. 銀河 螺旋팔은 物理的인 天體는 아니지만 恒星들이 자주 생겨나는 地帶로 波濤 形態로 銀河를 천천히 貫通하여 움직이고 있다. 生命體가 登場할 確率은 銀河 中心部에서 바깥쪽으로 나가면서 漸次 上昇했다가, 崔外郭 地帶로 가면서 다시 떨어진다. 따라서 銀河 生命體 居住可能 領域은 마치 도넛 模樣처럼 보이게 되며, 生命體가 살 수 없는 中心部 및 外郭 地帶 사이에 놓이게 된다.

行星界가 銀河 내 生命體 居住可能 領域 內에 있더라도, 複雜한 生命體가 되기까지 鎭火 할 時間을 벌 수 있는 與件도 마련되어야 한다. 따라서 銀河 내를 公轉하는 어머니 恒星이 公轉軌道를 따라 움직이면서 銀河核이나 螺旋팔과 같이 輻射 에너지의 强度가 높은 곳을 避해 다녀야 生命體들이 오랫동안 살 可能性이 높아질 것이다. 萬若 恒星의 銀河 內 公轉軌道가 楕圓形이거나 찌그러져 있다면 恒星은 一周 過程에서 나선팔을 通過할 것이다. 그러나 公轉軌道가 圓에 가깝고 公轉 速度가 螺旋팔의 回轉 速度와 같다면, 恒星은 螺旋팔 領域으로 아예 들어가지 않거나, 最小限 漸進的으로 接近할 것이다. 그러므로 稀貴한 地球 理論의 擁護者들은 生命體를 거느리는 恒星은 銀河 中心部에 對해 거의 圓에 가까운 軌道를 돌아야 한다고 主張한다. 螺旋팔 물결의 速度와 恒星 公轉 速度가 一致하는 區域은 銀河核을 基準으로 매우 좁은 範圍의 領域에 不過하다. 이 領域을 ‘銀河 生命體 居住可能 領域’이라고 부른다. 라인위버 硏究陣 ^[6] 은 銀河 生命體 居住可能 領域의 幅이 7,000 ~ 9,000 파섹이며 여기 있는 별들은 우리 銀河 全體 별의 10퍼센트에 不過하다고 밝혔다. ^[7] 銀河 내 별들 數字에 對한 保守的인 基準을 適用하면, 領域 內 恒星들의 數字는 200億 ~ 400億 個 程度가 된다. 곤잘레스 硏究陣 ^[8] 은 이 數値를 다시 半으로 나누었는데, 銀河 居住可能領域 內에 있는 별의 數字는 銀河 全體 별들의 5퍼센트라고 推算했다.

勿論 銀河 中心을 도는 太陽의 軌道는 거의 完璧하게 圓에 가까우며 1 公轉週期는 2億 2600萬年으로 銀河의 1 自轉週期와 거의 一致한다. 그러나 카렌 마스터스는 太陽의 軌道가 1億 年마다 州(主) 螺旋팔을 通過한다고 計算했다. 反對로 稀貴한 地球 假說에서는 太陽은 誕生 以後 나선팔을 通過한 적이 없다고 假定하고 있다. ^[9]

적합한 屬性을 지닌 어머니 恒星 [ 編輯 ]

外界生物學者들은 生命體가 있는 行星 環境이 造成되려면 어머니 恒星이 適當한 크기여야 한다는 데 입을 모으고 있다. 質量이 큰 별들은 紫外線 을 매우 많이 放出하기 때문에 地下에 棲息하는 微生物 을 除外하고는 生命體를 살 수 없게 만든다. 또한 무거운 별들은 數 億 年은 고사하고 數百萬 年밖에 살지 못하며, 超新星 爆發로 죽음을 맞는다. 超新星 殘骸는 中性子별이나 블랙 홀로 바뀌며 높은 에너지의 엑스線과 감마선을 뿜는다. 따라서 이처럼 크고 뜨거운 별 周圍를 도는 行星들은 複雜한 生命體가 誕生하는 데 必要한 時間을 벌 수 없다.

地球의 例를 볼 때 複雜한 生命體의 生存에는 液體 狀態 물 이 必須的이며 따라서 行星은 恒星에서 適當한 位置에 놓여 있어야 한다. 이는 生命體 居住可能 領域 또는 골디락스 原理의 核心 槪念이다. ^[10] 生物圈은 中心의 恒星 둘레를 고리 模樣으로 두른다. 萬若 어떤 行星이 恒星에 너무 가까이 있거나 또는 멀리 떨어진다면, 表面 溫度가 液體 물이 存在하기에 適合하지 않게 된다.(그러나 ‘表面’을 固執하지 않는다면 領域의 範圍는 늘어나는데, 例를 들면 地下에 물이 있는 유로파 및 엔셀라두스 나, 地下에 물이 있을 可能性이 있는 세레스 를 들 수 있다) ^[11] 카스팅 硏究陣(1993)은 太陽의 生物圈 範圍가 안쪽 0.95에서 바깥쪽 1.15 千門單位 사이라고 主張했다. ^[12]

生物圈의 範圍는 어머니 恒星의 分光型 과 나이에 따라 달라진다. 主系列星 의 生物圈은 恒星이 白色 矮星 (이 段階에 이르면 生物圈은 사라진다)이 되기 前까지 매우 천천히 항성으로부터 멀어진다. 生物圈은 二酸化 炭素 (CO ₂ )에 依해 發生하는 溫室 效果 와 密接한 關聯이 있다. 地球 大氣 二酸化 炭素가 不過 387 ppm 萬 上昇해도, 이 程度 微量으로도 地球 表面 溫度는 現在 水準에서 攝氏 40度 程度까지 올라가게 된다 ^[13] .

어머니 恒星은 너무 뜨거운 별이어서는 안된다. 稀貴한 地球 理論에서는 시리우스 나 베가 와 같이 뜨거운 별들의 生物圈 幅은 넓지만 이들 周邊에서 生命體가 誕生하기는 어렵다고 본다. 理由는 두 가지가 있다.

1. 巖石 行星들이 어머니 恒星에서 가까운 곳에서 생겨난다는 點을 考慮하면(희귀한 地球가 집필될 當時의 觀念이다), 이들 뜨거운 別 周邊의 巖石 行星들은 生物圈보다 恒星에 가까운 곳에 있을 것이다.(물론 이 境遇 보다 먼 곳에 있는 가스 行星 周圍에 있는 큰 衛星에 生命體가 태어날 可能性은 있다) 뜨거운 별들은 太陽보다 훨씬 많은 紫外線 을 放出하며 이는 行星의 大氣를 이온化시키게 된다.
2. 뜨거운 별들은 壽命이 짧아서 1億 年 以內로 赤色 居城이 된다. 이는 어떤 生命體가 發生하여 高等 生命體로 進化하기에는 너무 짧은 時間이다.

상기 理由로 分光型 F6에서 O型( 恒星 分類 文書를 參考하십시오)까지의 質量이 크고 强力한 에너지를 뿜는 별들은 考慮 對象에서 除外된다.

反對로 어머니 恒星은 너무 작고 어두워서도 안된다. 赤色 矮星 처럼 차갑고 작은 별들의 生物圈 領域은 작고 좁으며, 恒星에서 매우 가까운 곳에 形成된다. 이 境遇 生物圈 內에 行星이 存在하더라도, 恒星의 潮汐力 때문에 行星의 한 쪽 面이 永遠히 항성만을 바라보게 된다. 이는 한 쪽은 永遠한 낮이, 다른 쪽은 永遠한 밤이 繼續됨을 뜻한다. 낮의 半球는 極度로 加熱되며 反對는 매우 차가워질 것이다. ^[14] 恒星에서 가까운 生物圈 內에 있는 行星은 멀리 있는 行星보다 恒星 플레어의 影響을 더 剛하게 받는다( 오릴리兒와 블루 文 文書를 參考하십시오). 플레어는 行星의 大氣를 이온化시켜서 複雜한 生命體가 생겨날 可能性을 낮출 것이다. 稀貴한 地球 假說 信奉者들은 위의 理由 때문에 赤色 矮星界에서는 生命體 誕生 可能性이 排除된다고 主張한다.(그러나 一部 外界生物學者들은 적합한 環境이 造成되면 生命體가 살 수 있다고 主張하기도 한다) 이 假說은 稀貴한 地球 理論에서 重要한 意味가 있는데, 그 理由는 K 및 M 分光型과 같이 어두운 별들은 宇宙 별들의 約 90퍼센트를 차지하기 때문이다.

稀貴한 地球 假說에 따르면 生命體가 살기에 적합한 最小 基準을 만족시키는 어머니 恒星 分光型 範圍는 F7에서 K1이다. 이 範圍 별들의 數爻는 많지 않다. 太陽과 같은 G型 恒星들(차가운 F型과 뜨거운 K型 사이 分光型)의 數字는 銀河系 별들 中 5퍼센트에 不過하다.

赤色 巨星 이나 白色 矮星처럼 恒星進化 끝에 이른 별들 亦是 生命體를 품을 수 없을 것으로 보인다. 赤色 巨星은 球狀 星團 이나 楕圓 銀河 에 많이 있다. 白色 矮星은 赤色 巨星 段階를 거친 별이 죽어가는 段階이다. 赤色 巨星의 지름은 主系列星이던 時節에 비해 莫大하게 커진다. 萬若 어떤 行星이 어머니 恒星이 젊거나 壯年期 時節에 生物圈 內에 있었다면, 恒星이 赤色 거성으로 될 境遇 불에 달궈져 버릴 것이다(그러나 理論的으로 보다 먼 곳에 있는 行星에서 生命體가 살 環境이 造成될 수도 있다).

生命體 存在를 위해서는 恒星이 一生동안 뿜는 에너지의 변화량이 매우 작아야 한다. 이런 點에서 歲페이드 變光星 과 같이 밝기가 變德스러운 天體 周邊에서는 生命體가 誕生하기 힘들어 보인다. 萬若 어머니 恒星의 複寫 에너지 總量이 갑자기 줄어들면(비록 그 期間이 매우 짧다고 하더라도) 行星 表面의 물은 얼 것이다. 反對로 恒星의 에너지 總量이 갑자기 增加하면 바다 는 蒸發하여 溫室 效果를 일으킬 것이며, 다시 再生되지 않는다.

複雜한 化學的 造成 없이 生命體가 誕生할 方法은 아직 밝혀지지 않았으며 이러한 複雜한 化學的 組成은 重元素들을 必要로 한다(이는 水素 , 헬륨 , 리튬 보다 무거운 모든 元素들을 일컫는 말이다). 이는 行星界에 重元素가 豐富해야 生命體가 誕生할 수 있음을 뜻한다. 重元素를 만들고 分散시키는, 밝혀진 唯一한 機構는 超新星 暴發이다. 恒星에 있는 重元素 存在는 스펙트럼 上 吸收線 을 통해 밝혀졌으며, 恒星 스펙트럼을 硏究하여 많은 數字 或은 大部分의 별들에 重元素가 不足함이 드러났다. 낮은 中院少量은 誕生 初期 宇宙, 球狀 星團, 宇宙 生成 初期에 생겨난 별들, 巨大 螺旋팔에서 생겨난 별들을 뺀 大部分 銀河에 있는 별들, 모든 銀河의 外郭 地帶에 있는 별들의 特徵이다. 그러므로 生命體를 품을 수 있는 重元素 含量 높은 어머니 恒星들은 巨大 나선 銀河 邊두리(또 다른 理由 - 이름하여 높은 에너지 複寫에서 自由로운 - 로 인해 複雜한 生命體가 살기에 安樂한 곳)에 大部分 存在하는 것으로 받아들여지고 있다. ^[15]

萬若 어떤 별이 重元素가 不足하면 그 별이 거느리고 있는 行星界에도 重元素가 不足하게 된다. 地球와 같은 巖石 行星이 있으려면 重元素가 豐富한 星雲이 壓縮되어 별로 태어나야 한다. 重元素가 모자라는 星雲에는 巖石 行星을 만들 物質들이 不足하기 때문에 오직 가스 行星 만이 태어날 것이다.

行星界 [ 編輯 ]

恒星이 태어나는 가스 星雲에서 木星이나 土城과 같은 가스 行星들도 함께 태어날 수 있다.그러나 가스 行星에는 複雜한 生命體의 生存에 必要하다고 생각되는, 딱딱한 表面이 없다.(그러나 이들의 衛星은 固體 表面을 지니고 있을 수 있다) 그러므로 複雜한 生命을 낳을 수 있는 行星界는 恒星에서 가까운 地帶에는 巖石 行星이, 먼 곳에는 가스 行星들이 配置되어, 太陽系와 비슷한 모습을 하고 있어야 한다.

가스 行星은 重力이 크기 때문에 行星이 생겨나고 남은 殘骸를 카이퍼 臺 나 오르트 구름 지대로 날려보낸다. 가스 行星은 小行星 들의 爆擊으로부터 內行星들을 保護한 것으로 생각되어 왔다. 그러나 最近 컴퓨터 시뮬레이션 에 依하면 當時 狀況은 假說보다 훨씬 더 複雜했던 것으로 推測된다. 가스 行星은 內行星을 小行星들로부터 保護했지만, 同時에 內行星에 小行星을 頻繁하게 부딪히게 한 原因 提供者이기도 했다. 木星은 地球를 小行星으로부터 保護하기도 했지만, 同時에 地球에 小行星이 자주 衝突하게 만들었다. 萬若 木星 質量이 土星 水準이었다면 地球는 더 자주 小行星 爆擊에 시달렸을 것이다. ^[16]

가스 行星은 生命體가 자라나는 天體에서 一定量 떨어져 있어야 한다(그 天體가 自身의 衛星일지라도). 가스 行星이 너무 가까울 境遇 生命體가 자라는 行星의 軌道는 엉망이 되며, 卽刻的으로 또는 徐徐히 生物圈 地帶에서 離脫해 버린다.

뉴턴 動力學 은 혼란스러운 行星 軌道 를 說明할 수 있는데, 特히 離心率 이 큰 軌道를 도는 가스 行星들이 있는 行星界의 境遇 그러하다 ^[17] .

軌道가 安定的이어야 한다는 條件에 依하면, 最近 發見되고 있는, 뜨거운 木星처럼 恒星에서 가까운 軌道를 도는 가스 行星들로 構成되는 外界 行星界는 生命體의 搖籃 候補에서 除外된다. 元來 이들 가스 行星들은 只今보다 더 먼 곳에서 생겨났지만 現在의 軌道로 移動한 것으로 보인다. 恒星으로 移動하는 過程에서, 이들은 生物圈에 있었던 巖石 行星들의 軌道를 破局的으로 망가뜨려 놓았을 것이다. ^[18]

複雜한 生命體가 있는 行星界는 적어도 巨大한 가스 外行星이 한 個 以上은 있어야 한다. 그러나 가스 行星들이 너무 많을 境遇 行星들의 軌道는 不安定하게 되기 쉬우며, 巖石 內行星들은 어머니 恒星에 吸收되어 버리거나 或은 性間 空間으로 내팽개쳐져 버린다.

行星의 크기 [ 編輯 ]

行星의 덩치가 너무 작으면 待機 를 充分히 붙잡아 둘 수 없다. 待機量이 적으면 表面 溫度는 변덕스럽게 變하며 平均 溫度는 떨어진다. 이 境遇 바다가 오랜 時間 동안 安定되게 存在하기는 힘들어진다. 質量이 작은 行星은 또한 빨리 식고, 보다 큰 行星들에 比해 地殼 運動 이 빨리 終了되거나 또는 아예 일어나지 않는다. ^[19]

애리조나 大學 마이클 메이어와 같은 天文學者들은 地球처럼 작은 巖石行星들이 흔할 수 있다고 말한다.

觀測 結果 20 ~ 60 퍼센트의 太陽 비슷한 별들 周圍에서, 우리가 생각했던 過程(地球를 만들었던)과는 다른 方式으로 巖石 行星들이 생겨나고 있다는 證據가 發見되었다. 이는 매우 흥미로운 事實이다.

? 마이클 메이어, ^[20]

메이어 硏究팀은 생겨난 지 얼마 되지 않은 太陽型 恒星들 周邊에 있는 宇宙 먼지를 發見했고, 이것을 巖石 行星들이 생겨나는 過程에 있는 副産物로 보았다.

巨大한 衛星 [ 編輯 ]

太陽系에 있는 巖石 行星들은 水星 이나 金星 처럼 衛星이 없거나, 或은 있어도 火星 처럼 작은 天體(小行星이 火星의 重力에 붙잡힌 것으로 보인다)만을 거느리고 있다. 그러나 地球의 달 은 特異하다. 地球의 質量에 對한 달의 質量의 比率은 衛星이 갖는 값으로서는 매우 높으므로, 달과 地球를 二重 行星界로 보는 科學者들도 있다. ^[21]

巨大衝突 假說 은 原始 地球와 테이아 로 불리는 火星 質量 天體가 부딪혀서 달이 생겼다는 理論이다. 이 衝突로 地球의 自轉軸이 기울어졌고 自轉 速度가 빨라졌다 ^[22] . 自傳이 빨라지면서 日較差 가 줄었으며 光合成 이 可能해졌다. 稀貴한 地球 假說은 生命體 存在를 위해서는 自轉軸의 기울기가 너무 작거나 너무 커서도 안 된다고 主張한다. 기울기가 큰 行星은 季節의 變化를 極甚하게 받기 때문에 複雜한 生命體에게 不利하다. 或은 기울기가 작거나 없는 行星은 季節의 變化가 없어서 鎭火에 必要한 刺戟이 發生하지 않게 된다. 이 觀點에서 볼 때 地球의 自轉軸 기울기는 매우 適當하다. ^[23] 巨大한 衛星은 어머니 行星에 對해 자이로스코프 의 役割을 하여 行星 기울기를 安定되게 維持시킨다. 큰 質量의 衛星이 없다면 行星의 自轉軸은 混沌 狀態가 되며, 生命體가 成長하기 어려워질 것이다.

萬若 地球에 달이 없었다면 바다 助手는 太陽의 重力에 依해서만 發生했을 것이며 干滿의 差도 달까지 있을 때보다 더 작을 것이다. 巨大한 衛星은 微生物 發生에 必要하다고 생각되는 潮水 웅덩이를 만드는 要因이 되었을 可能性이 있다. ^[24]

巨大한 衛星은 行星 遲刻에 潮汐力 을 加하여 판 運動 을 發生하게 할 可能性을 높인다. 달을 만들었던 衝擊으로 知覺 運動이 始作되었을 것이다. 衝突이 없었다면 地球 全體는 大陸 知覺 으로 덮여 있었을 것이며 海洋 遲刻 은 생겨나지 않았을 것이다. 판 運動에 必要한 맨틀 對流는 知覺的 不均一性이 없었다면 일어나지 않았을 可能性이 있다. 그러나 過去 火星에는 衝突 事件 없이도 판 移動이 있었다. ^[25]

萬若 巨大 衝突만이 內行星이 巨大한 衛星을 거느릴 수 있는 方法이라면, 生物圈 內에 있는 行星이 달과 같은 巨大 衛星을 거느리려면 衝突 天體 크기가 充分히 커야 하므로 二重 行星 形態로 存在할 必要가 있다. 巨大한 衝突 天體의 存在가 全혀 非現實的인 것은 아니다. 프린스턴 大學校 에드워드 벨브루노와 리처드 고트는 最近 硏究를 통해 衝突 天體는 行星의 라그랑주點 L ₄ 또는 L ₅ 에 자리잡고 있으면 됨을 알아냈다. ^[26]

판 運動 [ 編輯 ]

한 行星은 化學的 組成이 갖추어져 있어야 판 移動 運動이 일어난다. 여기에 必要한 熱이 오랫동안 供給되는 데 必要한 唯一한 에너지源은 地球 깊은 곳에서 發生하는 放射性 減衰 現象이다. 大陸은 密度가 큰 玄武巖 위에 떠 있는 花崗巖 形態로 이루어져야 한다. 테일러 ^[27] 는 攝入臺 가 생기려면 바닷물이 潤滑油 役割을 하는 것이 必須的이라고 强調했다. 地球에서 이런 作用이 일어나는 곳은 바다 밑밖에 없다.

大氣 造成 [ 編輯 ]

캄브리아기 大爆發 期間 동안 大陸 移動의 頻度가 非正常的으로 높았다는 證據가 많이 있다. 實際로 大陸들은 極地方에서 赤道까지 또는 그 反對 方向으로 約 1500萬 年의 期間만에 移動했다. 커恃憑크 硏究陣 ^[28] 은 論難거리가 되는 說明을 다음과 같이 披瀝했다. 自轉軸에 對해 大陸地殼 지量이 不均等하게 쏠리면서 地球 自轉軸 角度 변화량이 90度에 이르렀다는 것이다. 이로 인해 매우 짧은 時間 동안 날씨가 急激하게 變化했고 바다가 循環하기 始作했다는 것이다. 硏究陣은 이 事件의 이름을 慣性 交換 事件(inertial interchange event)으로 붙였다. 이 시나리오는 아직 科學界에서 받아들이지 않고 있지만 萬若 이런 事件이 일어났다면 이는 再現되기 힘든 稀貴한 事件이라 할 수 있고, 이런 事件이 生命體가 人間 程度의 高度化된 存在가 登場하는 데 必要한 過程이라면, 우리는 宇宙에 複雜한 生命體가 왜 흔치 않은지에 對한 또 다른 解答을 얻은 셈이 된다. ^[29]

稀貴한 地球 方程式 [ 編輯 ]

以下 說明할 論議는 크래머의 著作에서 引用한 것이다 ^[30] . 稀貴한 地球 方程式은 와드와 브라우니가 드레이크 方程式 에 나름대로의 見解를 添加한 것이다. 이 方程式은 ${\displaystyle N}$의 값(우리 銀河 內 複雜한 生命體를 지닌, 地球와 비슷한 行星들의 數字)을 求하기 위한 것이다. 仔細한 것은 아래와 같다.

${\displaystyle N=N^{*}\cdot n_{e}\cdot f_{g}\cdot f_{p}\cdot f_{pm}\cdot f_{i}\cdot f_{c}\cdot f_{l}\cdot f_{m}\cdot f_{j}\cdot f_{me}}$. ^[31]

여기서 各 項에 對한 說明은 아래와 같다.

• N* 은 銀河 에 있는 별들의 數字이다. 이 數字는 正確히 把握되지는 않았는데 그 理由는 銀河의 質量이 正確히 알려져 있지 않기 때문이다. 게다가 우리는 아직 質量이 매우 작은 별들에 對한 充分한 情報를 갖고 있지 않다. 現在 推定하는 N* 은 最小限 1千億 個이며, 萬若 質量이 작은 별들이 많이 存在함이 밝혀진다면 5千億 個까지 늘어날 수도 있다.
• ${\displaystyle n_{e}}$는 한 恒星系 內 生物圈 에 存在하는 行星의 平均 數字이다. 여기서 말하는 生物圈은 普通 좁은데, 그 理由는 複雜한 生命體가 安定的으로 誕生할 수 있으려면 液體 물이 表面에 恒常 存在해야 하며, 이 溫度가 安定되게 維持되는 生物圈 範圍는 自然스럽게 좁혀질 수밖에 없기 때문이다. 따라서 ${\displaystyle n_{e}}$가 지닐 수 있는 값의 上限線은 1로 보고 있다.

여기서 ${\displaystyle N^{*}\cdot n_{e}=5\cdot 10^{11}}$이라는 豫測값을 얻을 수 있다. 稀貴한 地球 假說이 主張하는 바에 依하면 아래 記述된 다른 9個 方程式 項目들 값은 커봤자 10 ^?10 水準이며, 普通 10 ^?12 程度가 實際 값이라고 한다. 後者의 境遇 ${\displaystyle N}$의 값은 0과 1 사이가 된다. 와드와 브라于니는 ${\displaystyle N}$을 實際로 求하지는 않았는데, 그 理由는 아래 있는 項目들의 값들 中 相當數는 現 時點에서는 正確한 數値를 求할 수 없으며 豫測에만 依存해야 하기 때문이다. 우리가 알고 있는 事例는 오직 하나, 地球(巨大한 막대 나선 銀河 內 조용한 外郭에 자리잡고 있는 G2 分光型 恒星에 屬한 巖石 行星으로, 우리 스스로 일컫는 ‘知能 있는 生命體’가 存在하는 唯一한 곳)밖에 없기 때문에 方程式의 項目들을 簡單하게 求하기란 不可能하다.

• ${\displaystyle f_{g}}$는 銀河 生命體 居住可能 領域 內 存在하는 恒星들의 比率이다(와드, 브라우니, 곤잘레스는 이 比率을 0.1로 잡았다 ^[8] ).
• ${\displaystyle f_{p}}$는 우리 銀河 內에 있는 별들 中 行星을 거느리고 있는 恒星의 比率이다.
• ${\displaystyle f_{pm}}$는 가스가 아니라 딱딱한 物質로 이루어진 行星들의 比率이다.
• ${\displaystyle f_{i}}$는 微生物 水準의 生命體가 發生한 行星의 比率이다. 와드와 브라于니는 이 比率이 제법 큰 값일 것으로 豫測했다.
• ${\displaystyle f_{c}}$는 複雜한 生命體가 登場한 行星의 比率이다. 微生物 水準 生命體가 地球에 처음 모습을 드러낸 以來 約 80퍼센트의 期間 동안 地球에는 오직 박테리아 水準의 生命體밖에는 없었다. 따라서 와드와 브라于니는 이 項의 값이 매우 작을 것이라고 豫測했다.
• ${\displaystyle f_{l}}$는 行星의 全體 壽命 中 後生 動物 이 살아갈 수 있는 期間이 차지하는 比率이다. 複雜한 生命體는 永遠히 살 수 없는데, 그 理由는 어머니 恒星이 뿜는 에너지의 量은 恒星이 進化하면서 徐徐히 增加하는데, 恒星이 主系列을 離脫하여 赤色 巨星 이 될 境遇 生物圈에 있던 모든 行星들을 잡아먹을 것이기 때문이다. 또한 時間이 充分하게 주어질 境遇 모든 複雜한 生命體가 破滅的인 滅種을 맞게 될 可能性도 充分하다.
• ${\displaystyle f_{m}}$는 巨大한 衛星을 지니고 있는, 生物圈 內에 存在하는 行星의 數字이다. 萬若 巨大衝突 假說이 옳다면 이 값은 매우 작을 것이다.
• ${\displaystyle f_{j}}$는 質量이 큰 가스 行星이 있는 行星界의 比率이다. 이 값은 클 確率이 높다.
• ${\displaystyle f_{me}}$는 滅種 事件을 겪지 않은 行星의 比率이다. 와드와 브라于니는 어떤 外界 行星이 地球처럼 오랜 期間 동안( 캄브리아기 부터 只今까지) 生命體 絶滅 事件을 겪을 確率은 적지 않다고 밝혔다.

稀貴한 地球 假說은 드레이크 方程式과는 달리 複雜한 生命體가 技術力을 발전시킬 수 있을 程度의 知性體로 進化할 確率을 考慮하지 않고 있다.(와드와 브라于니는 進化生物學者들이 아님을 想起할 것.) 배로우와 티플러 ^[32] 는 進化生物學者들 사이에 캄브리아기 初期 脊索動物(예: 피카이아)로부터 호모 사피엔스 까지 進化 經路가 이어질 確率이 매우 낮다는 共感帶가 있다고 밝혔다. 禮로써 人間의 큰 頭腦는 適應的 弱點을 지니고 있으며, 사람의 新進 臺詞量 은 過度하고, 妊娠 期間은 길며, 全體 壽命 中 未成熟 段階로 보내는 時間이 25퍼센트에 이른다는 點 等을 根據로 들 수 있다. 또 다른 人間에 對한 있을 성 싶지 않은 特徵들은 다음과 같다.

• 人間은 새 를 除外하고 唯一하게 두 발로 걷는 脊椎動物 이다. 人間은 눈과 손을 특수하게 利用하여 周邊 環境을 自身의 生存에 알맞게 變形시킬 수 있다.
• 人間의 發聲 機關은 다른 어떤 哺乳類보다도 精巧하며 따라서 말을 할 수 있다. 言語 를 使用함으로써 人間은 같은 種 끼리 協力할 수 있고, 知識을 나눌 수 있으며 文化를 創造할 수 있었다.
• 抽象的 槪念을 定立할 줄 아는 人間의 能力으로 말미암아 數學 이 誕生했고 科學 과 技術 도 登場하게 되었다. 얼마 되지 않는 期間 동안 人類는 技術과 科學 文明을 急速度로 發展시켰다.

支持 [ 編輯 ]

稀貴한 地球 假說을 支持하는 著作들을 쉬운 順序대로 羅列하면 다음과 같다.

• 스튜어트 로스 테일러(Stuart Ross Taylor) ^[33] 는 太陽系 專門家로 稀貴한 地球假說을 確信하고 있지만, 太陽系와 그 形成에 對한 簡略한 紹介를 目的으로 하는 이 冊의 主要 主題가 稀貴한 地球假說을 뒤바沈下는 것에 있지는 않다. 著者는 太陽系가, 無數한 偶然的인 要素와 事件들의 結果로 생긴, 매우 특별한 것이리라고 결론짓고 있다.
• 스테판 웹(Stephen Webb) ^[2] 은 物理學者로, 이 冊은 페르미 逆說 을 說明할 수 있는 候補들을 紹介하고 이들을 棄却하는 데에 많은 部分을 割愛하고 있다. 稀貴한 地球 假說은 남아있는 드문 候補로 冊의 마지막에 登場한다.
• 시몬 콘웨이 모리스(Simon Conway Morris]) ^[34] 는 古生物學 字로 鎭火는 收斂性을 가진다고 主張한다. 冊의 第 5章에서 稀貴한 地球假說을 說明하면서 그 可能性을 열어둔다. 모리스는 地球가 銀河系 에서 生命을 가진 唯一한 行星일 수 있다는 생각에 同意하지만, 또한 高等生命體가 知性을 가지는 方向으로 進化하는 것 亦是 充分히 可能하다고 생각한다는 點에서 다음 參考文獻의 第3張 2節에 나온 에른스트 메이어(Ernst Mayr)의 見解와는 相反된다.
• 존 바로우(John D. Barrow)와 프랭크 티플러(Frank J. Tipler) (1986. 3.2, 8.7, 9)는 宇宙論者들이다. 이 冊에서 著者들은 人類가 最小限 銀河系 또는 아마도 宇宙 全體에서 唯一한 知的生命體日 것 같다는 假說을 積極的으로 主張한다. 그러나 이 假說이 冊의 中心 생각인 것은 아니다. 이 冊은 人類原理를 深度있게 다루고 있으며, 自然界의 複雜性이 나타나도록 하는 物理 法則들이 얼마나 特別히 적합한지에 對하여 說明하고 있다.
• 레이 커츠와일(Ray Kurzweil)은 未來學者이자 人工知能론자(Singularitarian)이다. 그의 冊 《特異點이 멀지않다》(The singularity is Near)에서 그는 곧 到來할 技術的特異點 은 地球가 知覺能力이있는 技術을 使用하는 生命이 進化해 나온 첫 番째 行星이라는 것을 의미한다고 主張한다. 地球와 비슷한 다른 行星이 있다 하더라도, 地球는 가장 進化되어있어야만 하는데, 그렇지 않다면 다른 文明이 이미 技術的特異點을 經驗했고, 物理的 宇宙 全體의 計算能力을 利用하도록 膨脹했다는 證據를 봤었어야했기 때문이다.

批判 [ 編輯 ]

稀貴한 地球假說은 여러 形態의 批判을 받고 있기도 하다.

外界行星의 平凡性 [ 編輯 ]

800個 以上의 外界行星 이 2012年 下半까지 알려졌고, 繼續하여 새로 發見되고 있다. 카네기 인스티튜트의 앨런 보스 博士는 銀河系 안에만 1000億 個의 外界行星이 있다고 推定한다. ^[35] . 보스 博士는 그들 中 많은 數는 簡單한 生命의 形態를 가지고 있을 것이지만, 數 千個 程度의 文明이 銀河系 안에 있을 수 있다고 생각한다. 보스 博士의 推定에 따르면 平均的으로 太陽과 비슷한 항성에는 1個 程度의 地球와 비슷한 行星이 있다고 推定한다.

에딘버러 大學의 最近 硏究는 地球 外에 存在할 수 있는 知性을 가진 文明의 個數를 定量化하는 試圖를 하였다. 硏究에 따르면 數千個 程度의 文明이 있을 수 있다고 한다. ^[36]

進化生物學 [ 編輯 ]

稀貴한 地球 假說의 中心的인 論據는 進化生物學 의 다음과 같은 主張에 根據하고 있다. 微生物은 宇宙에 흔하게 存在할 지 몰라도 複雜한 生命은 그렇지 않아 보인다는 것이다. 하지만 只今까지 이러한 主張을 한 進化生物學者는 시몬 콘웨이 모리슨(2003) 밖에 없다. 그 假說에 따르면 複雜한 生命體는 地球와 비슷한 行星의 表面이나 適當한 衛星에서만 進化할 수 있기 때문에 꽤나 드물게 된다. 生物學者들 中에는 잭 코헨(Jack cohen)같이 이러한 主張이 지나치게 制限的이며, 想像力이 缺如되어 있다고 생각하는 사람도 있다. 이들에 따르면, 稀貴한 地球假說은 一種의 循環論證 이다. 地球와 비슷한 行星은 매우 드물지도 모른다. 하지만 다른 環境에서는 複雜한 非炭素生命體가 發現할 可能性도 充分하다. ^[37] 데이비드 달링(David Darling)는 稀貴한 地球假說은 假說도 推論도 될 수 없으며, 但只 地球에서 어떻게 生命이 誕生했는가에 對한 說明에 不過하다고 評價했다. ^[38] 그에 따르면 와드와 브라于니는 그들의 事例에 맞는 要素만을 炊事한 것 外에는 아무것도 하지 않은 셈이다.

重要한 것은 地球에 뭔가 특별한 것이 있느냐 없느냐 하는 것이 아니다. 宇宙의 모든 行星마다 固有한 特殊性이 있을 것이다. 重要한 것은 地球의 環境이 複雜한 生命을 키워내기에 特別할 뿐만 아니라 必須的인가 그렇지 않은가 하는 것이다. 只今까지 우리는 그렇다는 證據를 보지 못했다.

같이 보기 [ 編輯 ]

• 드레이크 方程式
• 外界 行星
• 生命體 居住可能 領域

各州 [ 編輯 ]

參考 文獻 [ 編輯 ]

• John D. Barrow, Frank J. Tipler, 1986. The Anthropic Cosmological Principle . Oxford Univ. Press.
• Milan M. Cirkovic, Robert J. Bradbury, 2006, " Galactic Gradients, Postbiological Evolution, and the Apparent Failure of SETI, " New Astronomy, vol. 11, pp. 628?639.
• Neil F. Comins, 1993. 달이 생겨나지 않았다면? 萬若 그랬을 境遇의 地球로의 旅行. HarperCollins.
• Simon Conway Morris, 2003. Life's Solution . Cambridge Univ. Press. 5張.
• Jack Cohen, Ian Stewart, 2004 (2002). 火星人은 어떻게 생겼을까: 外界 生命體에 對한 科學. Ebury Press. ISBN   0-09-187927-2 .
• 존 크래머, 2000, " 稀貴한 地球 假說 " Analog Science Fiction & Fact Magazine (2000年 9月): 修正된 드레이크 方程式 에 依據하여 稀貴한 地球 假說을 說明하고 있다.
• Guillermo Gonzalez, Donald Brownlee, Peter Ward, 2001, 銀河 生命體 居住可能 領域: 銀河의 化學的 進化 Icarus 152 : 185-200.
• 제임스 캐스팅, 휘트謎語, 레이놀즈, 1993, 主系列星 周邊의 生命體 居住可能 領域. 이카루스 101 : 108-28.
• Joseph L. Kirschvink, Robert L. Ripperdan, David A. Evans, 1997, " Evidence for a Large-Scale Reorganization of Early Cambrian Continental Masses by Inertial Interchange True Polar Wander, " Science 277 : 541-45.
• Andrew H. Knoll, 2003. 젊은 行星의 生命: 地球上 첫 30億 年 동안의 進化. Princeton Univ. Press.
• Charles H. Lineweaver, Fenner, Yeshe, Gibson, 2004, " 銀河 生命體 居住可能 領域과 우리 銀河 內 複雜한 生命體의 年齡 分布 ," Science 303 : 59-62.
• Lissauer, 1999, "生命體가 살 수 있는 行星이 얼마나 흔하게 있을까?" Nature 402 : C11-14.
• Prantzos, Nikos, 2006, " 銀河 生命體 居住可能 領域에 對하여 " Bada, J. et al, eds., 生命體 探知 戰略. Space Science Reviews 에 나옴.
• Ross, Hugh, 1993, "Some of the parameters of the galaxy-sun-earth-moon system necessary for advanced life": '創造主와 宇宙'(2nd ed. Colorado Springs CO: NavPress.)에 실려 있음
• Taylor, Stuart Ross, 1998. Destiny or Chance: Our Solar System and Its Place in the Cosmos . Cambridge Univ. Press.
• Frank J. Tipler, 2003, "Intelligent Life in Cosmology," International Journal of Astrobiology 2 : 141-48.
• 피터 와드, 도널드 브라우니. 2000. 稀貴한 地球: 왜 宇宙에는 複雜한 生命體가 보이지 않을까? Copernicus Books (Springer Verlag). ISBN   0-387-98701-0 .
• 스테판 웹, 2002. 모두 어디 있지?(만약 宇宙가 外界人으로 가득 차 있다면, 그들은 다들 어디 있는 것인가?: 페르미 逆說에 對한 50個의 解答과 外界 生命體 問題) Copernicus Books (Springer Verlag).
• Victor Stenger, 1999, " The Anthropic Coincidences: A Natural Explanation, " The Skeptical Intelligencer 3(3) .

外部 링크 [ 編輯 ]

• Rare Earth : 워드, 브라우니 공咀嚼 '稀貴한 地球'를 紹介하는 홈페이지.
• " Galactic Habitable Zone, " Astrobiology Magazine , May 18, 2001.
• Solstation.com: " Stars and Habitable Planets. "
• Recer, Paul, " Radio astronomers measure sun's orbit around Milky Way, " Associated Press, June 1, 1999.
• Breitbart.com, " Parallel universes exist, " Sept. 23 2007.