The galactic recipe for a living planet | Karin Öberg

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

번역: YoonJu Mangione 검토: Yeowoon Yi

So I'm pretty sure that I'm not the only one in this room

여기 계신 여러분 중에는 저처럼

who at some point have found myself, you know, looking up towards the stars,

언젠가 하늘의 별을 올려다보며

이렇게 생각해 보신 분이 있을 거라고 확신합니다.

and wondered, you know, "Are we it,

"우리뿐일까? 아니면 지구 같은 다른 행성이 있는 걸까?"라고요.

or are there other living planets out there such as our own?"

I guess it is possible that I'm then the only person

하지만 그 질문을 업으로 삼을 정도로

who has obsessed enough about that question

이 문제에 집착한 사람은

to make it my career.

저뿐일지도 모르겠네요.

But moving on.

뭐, 아무래도 좋습니다.

How do we get to this question?

우리는 이 질문에 어떻게 답해야 할까요?

Well, I would argue the first thing to do

글쎄요, 전 일단 하늘에서 눈을 돌려

is to turn our eyes back down from the sky to our own planet, the Earth.

우리 행성, 지구를 보아야 한다고 얘기합니다.

And think about just how lucky did the Earth have to be

그리고 생명체가 있는 행성이 되기까지

to be the living planet it is.

지구가 얼마나 운이 좋았는가를 생각해 봐야 한다고도요.

Well, it had to be at least somewhat lucky.

어느 정도는 운이 작용했어야 합니다.

Had we been sitting closer to the Sun

태양에 조금이라도 더 가까웠거나

or a bit further away,

조금이라도 더 멀리 떨어져 있었다면

any water that we have had would have boiled off or frozen over.

지구의 물이 모두 증발하거나 얼어버렸을 테니까요.

And I mean, it's not a given that a planet has water on it.

모든 행성에 물이 있지는 않다는 점도 지구가 운이 좋았던 부분이죠.

So had we been a dry planet,

만약 지구가 물이 없는 행성이었다면

there would not have been a lot of life on it.

많은 생명체가 살지는 못했을 겁니다.

And even if we had had all the water that we have today,

그리고 설령 지금처럼 물이 많았어도

if that water had not been accompanied

생명이 살기에 적합한 화학 물질이 포함되지 않았더라면

by the right kind of chemicals to get life going,

we would have a wet planet, but just as dead.

물은 넘쳐나도 생명체는 없는 행성이었겠죠.

So it's so many things that can go wrong,

잘못될 수 있는 이유가 이렇게 많은데도

what are the chances that they go right?

모든 게 적절하게 딱 들어맞을 확률이 얼마나 될까요?

What are the chances that the planet forms

생명의 기원이 존재하기 위해

with at least the basic ingredients needed

어떤 행성이 최소한의 기본적 조건을 갖춰 형성될 확률은

to have an origins of life happening?

얼마나 되는 걸까요?

Well, let's explore that together.

지금부터 함께 알아볼 겁니다.

So if you're going to have a living planet,

행성에 생명체가 살 수 있으려면

the first thing you're going to need

일단 제일 먼저 필요한 건

is a planet.

행성이겠죠.

(Laughter)

(웃음)

But not any planet will do.

그렇다고 아무 행성이나 다 되는 건 아니에요.

You're probably going to need a rather specific and earthlike planet.

조금은 특별한, 지구 같은 행성이어야겠죠.

A planet that is rocky,

바위가 많아서

so you can have both oceans and land,

바다와 육지를 모두 가질 수 있고

and it's sitting neither too close nor too far away from its star,

항성으로부터 너무 가깝지도 또 멀지도 않아

but at the just-right temperature.

온도가 적당한 행성이어야 합니다.

And it's just right for liquid water, that is.

이건 액체 형태의 물이 흐르기에도 적당한 온도겠죠.

So how many of these planets do we have in our galaxy?

우리 은하계에 이런 행성이 몇 개나 될까요?

Well, one of the great discoveries of the past decades

지난 몇십 년간 이루어진 놀라운 발견 중 하나는

is that planets are incredibly common.

이런 행성들이 엄청 흔하다는 겁니다.

Almost every star has a planet around them.

거의 모든 항성이 주변에 행성을 가지고 있습니다.

Some have many.

여러 행성을 가진 항성도 있어요.

And among these planets,

이 행성 중에

on the order of a few percent are earthlike enough

몇 퍼센트는 지구와 꽤 비슷해서

that we would consider them potentially living planets.

잠재적으로 살아있는 생명체가 있는 행성으로 간주합니다.

So having the right kind of planet is actually not that difficult

알맞은 조건의 행성을 찾는 것은 별로 어려운 일이 아닙니다.

when we consider that there's about 100 billion stars in our galaxy.

우리 은하계에 약 천억 개의 항성이 있다는 걸 생각하면

So that gives you about a billion potential living planets.

생명체가 있을 가능성을 가진 행성이 십억 개는 됩니다.

But it's not enough to just be at the right temperature

하지만 알맞은 온도와

or have the right overall composition.

전체적으로 적합한 조건을 갖추는 것만으로는 충분하지 않습니다.

You also need the right chemicals.

적절한 화학 물질도 있어야 합니다.

And what the second and important ingredient to make a living planet is --

살아있는 행성을 만드는 두 번째로 중요한 요소는

I think it's pretty intuitive --

직감하셨겠지만,

it's water.

물입니다.

After all, we did define our planet as being potentially living

물을 액체 형태로 유지할 수 있는 온도를 갖추고 있으면

if it had the right temperature to keep water liquid.

살아있는 생명체가 존재할 수 있는 행성으로 정의했으니까요.

And I mean, here on Earth, life is water-based.

여기 지구의 생명이 물을 기반으로 하듯이요.

But more generally,

일반적으로,

water is just really good as a meeting place for chemicals.

물은 화학 물질이 결합하기 아주 좋은 조건을 제공합니다.

It is a very special liquid.

아주 특별한 액체죠.

So this is our second basic ingredient.

이게 우리에게 필요한 두 번째 요소입니다.

Now the third ingredient, I think,

그리고 이제 세 번째 요소는

is probably a little bit more surprising.

제 생각엔 좀 놀라실 것 같아요.

I mean, we are going to need some organics in there,

유기적인 생명체에 대해 이야기하는 것이니

since we are thinking about organic life.

유기물도 좀 있어야 하겠죠.

But the organic molecule

그런데 생체 분자를 생산할 수 있는

that seems to be at the center of the chemical networks

화학 네트워크 중심의 유기 분자가

that can produce biomolecules is hydrogen cyanide.

바로 사이안화수소입니다.

So for those of you who know what this molecule is like,

이 분자가 어떤 특징을 가지는지 아시는 분들은

you know it's something that it's a good idea to stay away from.

이걸 최대한 멀리하는 게 좋다는 걸 알고 계실 거예요.

But it turns out

하지만 알고 보면

that what's really, really bad for advanced life forms,

여러분처럼 진화된 생물체에

such as yourselves,

아주 아주 안 좋은 것들이

is really, really good to get the chemistry started,

사실 생명의 시작으로 이어지는 적절한 화학 반응을 일으키는 데는

the right kind of chemistry that can lead to origins of life.

아주 아주 유익하답니다.

So now we have our three ingredients that we need,

이제 우리가 필요한 세 가지 요소를 다 갖췄어요.

생명이 살기에 적합한 행성,

you know, the temperate planet,

water and hydrogen cyanide.

물 그리고 사이안화수소 말입니다.

So how often do these three come together?

이 세 가지를 다 갖출 수 있는 확률이 얼마나 될까요?

How many temperate planets are there out there

온 우주의 행성 중에 생명이 살기에 적합하면서

that have water and hydrogen cyanide?

물과 사이안화수소를 갖춘 행성이 몇이나 될까요?

Well, in an ideal world,

이상적으로는

we would now turn one of our telescopes towards one of these temperate planets

망원경을 들어 생명이 살기에 적합한 행성 중 하나에 초점을 맞추고

and check for ourselves.

우리 눈으로 직접 보면 좋겠지요.

Just, "Do these planets have water and cyanides on them?"

"이 행성에 물이랑 사이안화수소가 있나?" 하면서요.

Unfortunately, we don't yet have large enough telescopes to do this.

하지만 안타깝게도 아직은 그렇게 큰 망원경이 없습니다.

We can detect molecules in the atmospheres of some planets.

어떤 행성의 대기권에서 분자들을 탐지할 수는 있어요.

But these are large planets

하지만 그런 행성은 항성에서 꽤 가까운

sitting often pretty close to their star,

커다란 행성입니다.

nothing like these, you know, just-right planets

우리가 지금 얘기하는 적당한 행성 같지는 않아요.

that we're talking about here,

which are much smaller and further away.

저희가 찾는 건 훨씬 작고 멀리 떨어져 있는 행성입니다.

So we have to come up with another way.

그래서 저희는 다른 방법을 찾아야 합니다.

And the other way that we have conceived of and then followed

저희가 확신을 가지고 새롭게 적용하게 된 방법은

is to instead of looking for these molecules

이미 존재하는 행성에서 해당분자를 찾는 대신에

in the planets when they exist,

is to look for them in the material that's forming new planets.

새로운 행성을 구성하는 물질에서 그 분자를 찾는 것입니다.

So planets form in discs of dust and gas around young stars.

행성은 어린 별 주변의 먼지와 기체로 이루어진 원반에서 만들어집니다.

And these discs get their material from the interstellar medium.

이 원반들을 형성하는 물질은 성간 물질로부터 오죠.

Turns out that the empty space you see between stars

여러분이 존재론적 질문을 던지며

when you are looking up towards them, asking existential questions,

하늘을 올려다볼 때 보이는 별과 별 사이의 공간은

is not as empty as it seems,

보이는 것처럼 비어있는 게 아니에요.

but actually full of gas and dust,

알고 보면 기체와 먼지로 가득 차 있습니다.

which can, you know, come together in clouds,

그것들이 성운을 형성하고

then collapses to form these discs, stars and planets.

중심이 내려앉아 원반을, 별과 행성을 만드는 거죠.

And one of the things we always see when we do look at these clouds

그리고 이 성운을 관찰할 때 항상 함께 볼 수 있는 것은

is water.

물입니다.

You know, I think we have a tendency to think about water

제 생각에는 우리가 물을

as something that's, you know, special to us.

특별한 물질로 생각하는 경향이 있는 것 같아요.

Water is one of the most abundant molecules in the universe,

사실 물은 이 우주에서 가장 풍부한 분자 중 하나예요.

including in these clouds,

성운에도 많이 있습니다.

these star- and planet-forming clouds.

별들과 행성을 만드는 성운에도 물 분자는 풍부합니다.

And not only that --

뿐만 아니라

water is also a pretty robust molecule:

물은 꽤 강한 분자이기도 합니다.

it's actually not that easy to destroy.

파괴하기가 쉽지 않죠.

So a lot of this water that is in interstellar medium

성간 물질에 있는 물 대부분은

will survive the rather dangerous, collapsed journey from clouds

성운에서 원반, 행성이 되는

파괴적이고 위험한 과정을 거치고도 그대로 남아 있습니다.

to disc, to planet.

So water is alright.

그러니까 물에 대해 걱정할 필요는 없습니다.

That second ingredient is not going to be a problem.

이 두 번째 필수 요소는 문제가 되지 않을 거예요.

Most planets are going to form with some access to water.

새로 만들어지는 대부분의 행성에는 물이 조금이라도 있을 겁니다.

So what about hydrogen cyanide?

자, 그럼 사이안화수소는 어떨까요?

Well, we also see cyanides and other similar organic molecules

이 성간 성운에서는

사이안화물을 비롯한 다른 비슷한 유기 분자를 볼 수 있습니다.

in these interstellar clouds.

But here, we're less certain about the molecules surviving,

하지만 성운에서 원반이 되는 과정에서

이 분자들이 그대로 남아 있을지는 물 만큼 확실하지 않아요.

going from the cloud to the disc.

They're just a bit more delicate, a bit more fragile.

조금 더 섬세하고 연약하거든요.

So if we're going to know that this hydrogen cyanide

그래서 이 사이안화수소가

is sitting in the vicinity of new planets forming,

새로 만들어지는 행성의 근처에 있는지 알려면

we'd really need to see it in the disc itself,

행성을 만드는 원반,

in these planet-forming discs.

그 자체에서 찾아야 합니다.

So about a decade ago,

약 10년 전쯤

I started a program to look for this hydrogen cyanide

저는 이 행성을 형성하는 원반에서

사이안화수소를 비롯한 다른 분자를 찾는 연구를 시작했습니다.

and other molecules in these planet-forming discs.

And this is what we found.

이것은 그 결과입니다.

So good news, in these six images,

좋은 소식은 이 여섯 개의 이미지에 나타난

those bright pixels represent emissions originating from hydrogen cyanide

저 밝은 부분이 사이안화수소에서 뿜어져 나온 것이란 점입니다.

in planet-forming discs hundreds of light-years away

몇백 광년 떨어진 행성을 만들어내는 원반의

that have made it to our telescope,

사이안화 수소에서 나온 물질이 우리의 망원경에 도달하고

onto the detector,

포착되어서

allowing us to see it like this.

이렇게 우리가 볼 수 있게 되었습니다.

So the very good news

그 원반에 사이안화수소가 정말 존재한다는 뜻인 거죠.

is that these discs do indeed have hydrogen cyanide in them.

That last, more elusive ingredient.

좀처럼 찾기 어려운 마지막 요소 말입니다.

나쁜 소식은

Now the bad news is that we don't know where in the disc it is.

원반 내 어디에 사이안화수소가 존재하는지 알 수 없다는 점입니다.

If we look at these,

여기를 보시면,

I mean, no one can say they are beautiful images,

이게 잘 나왔다고 할 수 있는 사진은 아니잖아요.

even at the time when we got them.

저희가 막 찍었을 때도 그랬거든요.

You see the pixel size is pretty big

여기 픽셀이 꽤 큰 게 보이시죠.

and it's actually bigger than these discs themselves.

사실 픽셀은 원반 자체보다도 큽니다.

So each pixel here

여기 있는 픽셀 하나하나가

represents something that's much bigger than our solar system.

우리 태양계보다 훨씬 큰 무언가를 나타내고 있어요.

And that means

그건 곧, 우리가

that we don't know where in the disc the hydrogen cyanide is coming from.

이 원반 어디에서 사이안화수소가 나오는지 모른다는 겁니다.

And that's a problem,

이는 문제가 됩니다.

because these temperate planets,

왜냐하면 이 생명이 살기에 적절한 행성들이

they can't access hydrogen cyanide just anywhere,

아무 데서나 사이안화수소를 이용할 수 있는 게 아니거든요.

but it must be fairly close to where they assemble

사이안화수소가 행성이 형성된 곳에서 꽤 가까이 있어야

for them to have access to it.

이용할 수 있습니다.

So to bring this home, let's think about an analogous example,

좀 더 이해하기 쉽게 비슷한 예를 하나 들어볼게요.

that is, of cypress growing in the United States.

미국에서 자라는 노송나무의 예입니다.

So let's say, hypothetically,

여러분이 유럽에서 막 돌아왔다고 가정해 봅시다.

that you've returned from Europe

where you have seen beautiful Italian cypresses,

유럽에서 아름다운 이탈리아 노송나무를 보고서

and you want to understand, you know,

미국에도 들여오면 되지 않을까? 하는 생각이 드는 거죠.

does it make sense to import them to the United States.

Could you grow them here?

여기서 키울 수 있을까 하고요.

So you talk to the cypress experts,

그래서 여러분이 노송나무 전문가와 얘기했더니,

they tell you that there is indeed

전문가가 너무 덥지도 춥지도 않아서 노송나무를 키울 수 있는 지역이

a band of not-too-hot, not-too-cold across the United States

미국에도 있다고 하는 거예요.

where you could grow them.

And if you have a nice, high-resolution map or image like this,

여러분에게 이처럼 고해상도의 지도나 사진이 있다면

it's quite easy to see that this cypress strip

노송나무가 살 수 있는 지역을 나타내는 이 긴 줄이

overlaps with a lot of green fertile land pixels.

초록색으로 표시된 비옥한 토지와 겹치는 걸 쉽게 보실 수 있을 겁니다.

Even if I start degrading this map quite a bit,

지도의 화질을 낮춰서

making it lower and lower resolution,

훨씬 더 낮은 해상도로 바꿔도

it's still possible to tell

이 비옥한 땅이랑

that there's going to be some fertile land overlapping with this strip.

겹치는 부분이 있다는 걸 알 수 있죠.

But what about if the whole United States

그런데 만약 미국 전체가

is incorporated into a single pixel?

픽셀 하나에 포함된다면 어떨까요?

If the resolution is that low.

해상도가 이렇게나 낮으면요.

What do you do now,

어떻게 해야 할까요?

how do you now tell whether you can grow cypresses in the United States?

미국에서 노송나무를 키울 수 있을지 없을지 알 수 있을까요?

Well the answer is you can't.

알 수가 없겠죠.

I mean, there's definitely some fertile land there,

비옥한 땅이 분명히 어느 정도는 있을 겁니다.

or you wouldn't have that green tint to the pixel,

그렇지 않으면 초록빛이 픽셀에 아예 없을 테니까요.

but there's just no way of telling

하지만 그 초록색이 적절한 부분에 있는지는

whether any of that green is in the right place.

전혀 알 수가 없습니다.

And that is exactly the problem we were facing

이게 바로 우리가

with our single-pixel images of these discs

단일 픽셀 이미지로만 보는 원반에서

with hydrogen cyanide.

사이안화수소를 찾으려 할 때 직면하는 문제입니다.

So what we need is something analogous,

우리가 필요한 것도 예를 들어드린 것과 비슷합니다.

at least those low-resolution maps that I just showed you,

최소한 제가 보여드렸던 저해상도 지도처럼

to be able to tell whether there's overlap between where the hydrogen cyanide is

사이안화수소가 있는 부분과 행성이 형성되며 이용하는 부분이

and where these planets can access it as they are forming.

서로 겹치는지 볼 수 있어야 합니다.

So coming to the rescue, a few years ago,

다행스럽게도 몇 년 전

is this new, amazing, beautiful telescope ALMA,

정말 아름답고 멋진 새로운 망원경,

아타카마 거대 전파망원경 집합체, 알마(ALMA)가

the Atacama Large Millimeter and submillimeter Array

in northern Chile.

북부 칠레에 설치되었습니다.

So, ALMA is amazing in many different ways,

알마는 여러 방면에서 매우 놀랍지만,

but the one that I'm going to focus on

제가 특별히 강조하고 싶은 부분은 따로 있습니다.

is that, as you can see, I call this one telescope,

저는 이 망원경을 하나의 망원경으로 부릅니다만,

but you can there are actually many dishes in this image.

사진에서 보시다시피 여러 개의 전파 망원경으로 이루어져 있습니다.

And this is a telescope that consists of 66 individual dishes

이 망원경은 함께 움직이는 66개의 전파 망원경으로

that all work in unison.

이루어진 하나의 망원경입니다.

And that means that you have a telescope

그것은 곧 이 망원경의 크기가

이 망원경을 구성하는 모든 전파 망원경들을

that is the size of the largest distance that you can put these dishes

서로 가장 멀리 늘어놓았을 때의 거리 만큼이라는 뜻입니다.

away from one another.

Which in ALMA's case are a few miles.

알마같은 경우에는 몇 킬로미터씩 됩니다.

So you have a more than mile-sized telescope.

우리가 수 킬로미터가 넘는 망원경을 가지게 된 것입니다.

And when you have such a big telescope,

이렇게 큰 망원경이 있으면

you can zoom in on really small things,

아주 자그마한 것도 크게 확대해서 볼 수 있어요.

including making maps of hydrogen cyanide in these planet-forming discs.

행성을 형성하는 이 원반에 있는 사이안화수소 지도를 포함해서요.

So when ALMA came online a few years ago,

몇 년 전 ALMA가 처음 인터넷에 올라왔을 때

that was one of the first things that I proposed that we use it for.

저는 첫 번째로 사이안화수소 지도를 보자고 제안했습니다.

And what does a map of hydrogen cyanide look like in a disc?

원반 안의 사이안화수소 지도는 어떤 모습일까?

Is the hydrogen cyanide at the right place?

있어야 할 자리에 있는 걸까?

And the answer is that it is.

정답은, 그렇습니다.

So this is the map.

이게 그 지도예요.

You see the hydrogen cyanide emission being spread out across the disc.

사이안화수소가 배출되어 원반 전체로 퍼지는 게 보이시죠.

First of all, it's almost everywhere,

우선 사이안화수소가 대부분의 공간을 채우고 있어요.

which is very good news.

아주 좋은 소식이죠.

But you have a lot of extra bright emission

그런데 항성 부근에서 원반의 중심으로

coming from close to the star towards the center of the disc.

특히 더 밝은 배출이 일어나는 것이 보입니다.

And this is exactly where we want to see it.

바로 이 부분이 우리가 보고 싶은 부분입니다.

This is close to where these planets are forming.

바로 이 근처에서 행성이 만들어지고 있는 거죠.

And this is not what we see just towards one disc --

원반 하나에서만 이런 모습이 나타나는 게 아닙니다.

here are three more examples.

여기 예시가 세 개 더 있습니다.

You can see they all show the same thing --

모두 동일하게

lots of bright hydrogen cyanide emission

밝게 표시된 수많은 사이안화수소 배출이

coming from close to the center of the star.

별의 중심 쪽에서 일어나고 있는 것이 보이실 겁니다.

For full disclosure, we don't always see this.

사실 언제나 이런 걸 볼 수 있는 것은 아닙니다.

There are discs where we see the opposite,

정반대의 현상을 볼 때도 있어요.

where there's actually a hole in the emission towards the center.

중심에 검은 구멍이 있는 거죠.

So this is the opposite of what we want to see, right?

우리가 기대하는 것과는 다릅니다, 그렇죠?

This is not places where we could research

행성이 만들어지는 부근에 사이안화수소가 있더라도

if there is any hydrogen cyanide around where these planets are forming.

이런 경우에는 연구를 할 수 없습니다.

But in most cases,

하지만 대부분의 경우에는

we just don't detect hydrogen cyanide,

저희는 사이안화수소를 그냥 탐지하는 게 아니라

but we detect it in the right place.

알맞은 자리에 있는지 동시에 보게 됩니다.

So what does all this mean?

이게 무슨 의미일까요?

Well, I told you in the beginning

제가 처음에

that we have lots of these temperate planets,

생명이 살기에 적합한 행성들이

maybe a billion or so of them,

수십억 개쯤은 될 거라고 말씀드렸습니다.

that could have life develop on them

알맞은 요소만 갖추면

if they have the right ingredients.

생명이 자랄 수 있는 행성들이지요.

그리고 또 많은 경우에

And I've also shown

that we think a lot of the time, the right ingredients are there --

알맞은 요소를 이미 갖추고 있는 것으로 보인다고도 말씀드렸죠.

we have water, we have hydrogen cyanide,

물, 사이안화수소,

there will be other organic molecules as well

그리고 사이안화물에 딸려오는

coming with the cyanides.

유기 분자가 있을 거란 것도 말씀드렸습니다.

This means that planets with the most basic ingredients for life

말하자면 생명체가 존재하기 위한 기본 요소를 갖춘 행성들이

are likely to be incredibly common in our galaxy.

우리 은하계에 엄청나게 흔하다는 겁니다.

And if all it takes for life to develop

그리고 생명체를 만드는 데 필요한 것이

is to have these basic ingredients available,

이 기본 요소들뿐이라면

there should be a lot of living planets out there.

우리 말고도 생명체 있는 행성이 훨씬 더 많아야겠죠.

But that is of course a big if.

물론 상당 부분 가설이지만요.

And I would say the challenge of the next decades,

그러니 제 생각에 향후 몇십 년 동안

for both astronomy and chemistry,

천문학과 화학이 함께 해결하게 될 과제는

is to figure out just how often

앞으로 얼마나 자주

we go from having a potentially living planet

생명체가 존재할 수 있는 가능성이 있는 행성에서

to having an actually living one.

생명체가 실제로 존재하는 행성을 찾는가 하는 것일 겁니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)