| 태양과 글리제 581의 골디락스 존 비교 |
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1. 개요
Habitable Zone / HZ골디락스 존 혹은 생명체 거주 가능 영역 혹은 생명 가능 지대 등 생명체들이 살아가기에 적합한 환경을 지니는 우주 공간의 범위를 뜻하는 천문학 용어이다.
행성 궤도 긴반지름이 골디락스 영역안에 들어갈 때 그 행성은 골디락스 행성이라고 부른다.[1]
2. 설명
크게 두 가지 개념으로 나눌 수 있는데, 첫째는 행성계 차원이며 두 번째는 은하 차원이다. 앞의 두 영역 안에 있는 행성이나 위성은 생명체 거주 가능 구역일 수 있는 일순위 후보이며 우리 지구와 비슷한 생명체를 품을 가능성이 있다. 천문학자들은 항성계 안에 있는 '항성 주위 생명체 거주 가능 영역'[2]이나 큰 규모의 은하 내에 있는 '은하 생명체 거주 가능 영역'[3]에서 생명이 태어날 확률이 크다고 생각한다.우리 태양계의 경우 좁게 본 HZ는 0.95에서 1.15 AU범위이며[4], 넓게 보는 경우 3 AU까지 확장된다. 금성이 태양계 골디락스 존의 안쪽 경계선에 걸치고, 화성이 바깥쪽 HZ 경계선에 걸치며, 왜행성 세레스를 포함한 다수의 소행성이 넓은 범위의 HZ 내에 들어가 있다.
본 문서보다 외계 행성 문서에 훨씬 자세히 설명되어 있으므로 해당 문서로 이동할 것.
골디락스존에 있다해도 테라포밍 같은 절차 없이 바로 지구 생명체가 가서 살 수 있다는 보장은 없으니 외계 행성이라도 확신해선 안된다. 당장 태양계에는 정확히 골디락스존에 위치한 천체가 지구 말고도 하나 더 있지만 생명체는 없으며, 금성과 화성은 말할 것도 없다. 골디락스 존 내에, 암석 행성이어야 하며, 액체 상태의 물이 존재하고, 대기압과 대기 구성 역시 적절해야 실제로 생명체가 존재할 수 있다고 본다. 또한 자기장을 생성하는 행성의 내부에너지가 생명체가 탄생해 진화할만큼 오래 가기 위해서는 행성이 일정 크기 이상 되어야 한다. 그래야 우주 방사성 입자를 막아낼 수 있기 때문.
우주 속에서, 골디락스존의 환경을 갖춘 항성은 수천억개로 추정되고 있다. 목성의 위성인 유로파의 빙하 해저 생명체의 존재 가능성이 있음이 알려진 만큼 생명체 존재 가능성은 상당하다. 이외에도, 심해 해저의 열수구에서 박테리아와의 공생과 열수구만으로도 생명체가 존재할수 있음이 이미 밝혀진바 있다. 이는 저산소 고기압 햇빛이 없는 환경 속에서도 생명이 존재할 수 있음을 의미한다. 또한 이는 골디락스존이 아닌 곳에서의 생명체의 가능성 또한 배제할 수 없음을 뜻한다.
하지만, 고등생명체와 생명체의 개념은 동일시 해서는 안된다. 인류의 역사가 대략 300만년에 그치지만 우주의 나이는 대략 138억년 정도로 추정된다. 지구의 출생이 46억년 정도로 우주에 비하면 손자뻘이며,[5] 지구의 역사 속에서 인류는 티끌에 불과하다. 골디락스존에 고등생명체가 없다하여 고등생명체가 살지 않았다는 반증도 없는것이다. 반대로 고등생명체가 존재해도 지금 이순간 고등생명체가 문명을 이루고 있는지, 그렇다면 어느 수준인지도 알 수는 없다.
골디락스라는 말의 어원은 골디락스와 곰 세 마리이야기에서 찾아볼 수 있다. 자세한 내용은 해당 문서로.
3. 골디락스 행성 목록
4. 기타
골디락스 존이라는 개념이 지구의 생물만 기준으로 삼았다는 비판적인 시각도 존재한다. 현재 생명체의 표본은 '지구에 사는 생명체' 뿐이며, 인류는 아직 지구를 제외한 다른 행성에서 생명체를 발견하지 못한 상태다. 다른 종류의 생명체가 있는지 없는지도 모르면서 섣불리 지구의 생명체만을 기준으로 삼아 조건을 결정했으니, 나중에 지구와 전혀 다른 환경에서 생명체가 발견될 경우 조건이 달라지게 될 것이다. 즉 지구 환경을 기준으로 삼아 골디락스 존을 정하는 것은, 모든 생명체의 탄생 조건이 비슷하다고 여기는 잘못된 일반화라는 비판이다.하지만 그럴 수밖에 없는 것이 인류는 아직 어떤 외계 생명체가 어떤 생활 환경에서 탄생하는지를 알아내지 못했다. 지구의 생물은 살 수 없지만 우리가 발견하지 못한 외계 생명체는 살 수 있다고 일일이 가정하면서 골디락스 존에 포함시키다보면 정말 한도 끝도 늘어날 것이다. 그래서 있을지 없을지 모르는 경우는 일단 제외하고 지구의 생물을 기준으로 판단할 수 밖에 없다. 모든 가능성을 검토해야 한다면 표면 온도가 수천 도인 별이나 고작 수 킬로미터 크기의 소행성도 일일이 다 살펴봐야 하는데, 그러면 너무나도 비효율적인 탐사가 될 것이다. 탐사 자원의 낭비를 막기 위해서 최소한의 기준이라도 잡아둔 상태에서 연구를 진행하는 것이다.
애초에 학자들도 가능성에 대해서 생각하지 못했을 리가 없다. 지구라는 행성 안에서도 기후 및 환경에 따라 생명체의 형태가 천차만별인데, 하물며 다른 행성, 다른 항성계, 다른 은하라면 오죽할까. 그리고 지구와 다른 환경에서 생명체가 발견될 경우에는 새로운 이름으로 새로운 기준을 만들면 될 일이다. 이 경우, 골디락스 존은 지구형 생물체만을 포함하는 기준이 되는 것이다.
어쨌든 골디락스 존이라고 하면 지구형 생명체에게 적합한 환경을 의미하는 것으로 정착되고 있는 모양. 생명체라는 단어의 뜻은 좁은 의미[10]와 넓은 의미[11]가 있기 때문에 여기선 좁은 의미로 쓰이고, 그렇게 받아들이는게 천문학, 그리고 생물학의 타협 지점이라 생각하면 된다.
사실 생물학에서의 넓은 의미로 넘어가 버리면, 골디락스 존의 범위가 조금 더 넓어진다. 메타노사르치나 솔리젤리디(Methanosarcina soligelidi)와 같이 시베리아의 극한 추위와 극한 건조기후에서도 생존할 수 있는 미생물도 있고, 섭씨 122도에서도 생존할 수 있는 타노피루스 칸들레리(Methanopyrus kandleri)나, 섭씨 63~90도 정도에서 성장하며 개미산을 이용하여 수소를 생산해내는 써모코커스 온누리우스(Thermococcus onnurineus)와 같은 미생물이 득실대는 해령 열수분출공 생태계도 있다. 특히 고균은 이산화탄소와 수소만으로 대사를 하여, 산소가 부족한 환경에서 사는 경우가 많다.(대신 메탄을 부산물로 배출한다.) 이러한 생물들을 극한생물이라고 하며, 이러한 극한생물은 골디락스 존이 아닌 우주의 극한 환경환경에서도 생존 가능성이 있다. 그래서 이러한 극한 미생물을 이용하여 외계 생명체의 존재 가능성을 연구하는 학자도 있고, 심지어는 메탄을 부산물로 배출한다거나 하는 특징을 이용하여 온실효과를 유발하는 일종의 테라포밍에 활용하려는 연구도 있다.
참고로 태양계의 골디락스 존은 점점 바깥으로 이동하고 있다. 항성은 수명을 다할수록 방출하는 에너지가 늘어나기 때문.[12] 시간이 지나 완전히 지구가 골디락스 존을 벗어나면 지구의 모든 수분이 증발하고 나중에는 태양과 지구가 마치 지구와 달처럼 조석 고정되어 지구의 자전이 급감하여 지구의 하루가 1년이 되어버릴 수 있고, 그 후엔 아예 행성 자체가 태양에 흡수되어 버릴 수도 있으며,[13] 적색거성 단계의 절정일 때는 골디락스 존이 명왕성 위치까지 이동할 것이라고 한다.
아비 로엡 물리학자에 따르면 빅뱅이후 1000만년~1700만년 사이 잠깐동안 우주배경복사의 온도가 373K~272K, 즉 100도에서 0도까지 식어간다. 그 사이 시간동안 전 우주의 행성은 골디락스 존과 같은 환경에 있을 수 있으며, 항성과 거리와 상관없이 다양한 행성에 액체상태의 물이 존재했을 가능성이 있다. 더 나아가 해당 짧은시기에 초기 생명체와 문명이 다량 탄생했을 가능성을 시사한다. arXiv International Journal of Astrobiology
우주 전체가 골디락스 존이 되어 초기 생명체를 탄생시켰다는 위 이론은 쿠르츠게작트에 의해 다뤄지기도 했다. 레퍼런스.
게다가 수소 대비 무거운 원소가 많은 항성일수록 거느린 행성에서 복잡한 생명체가 서식할 수 있는 환경이 조성되기 어려운 것으로 나타났다.#
[1] 행성 궤도 이심률이 커 잠시동안 골디락스존을 탈출하더라도 상관없다. 궤도이심률이 0.3을 넘어 행성 연교차가 수십도에 이른다 해도 지구상 고등생명체들은 이미 이런 환경에서 생태계를 꾸리며 잘만 살고 있는데다, 여기에 유사 지구들은 자체적인 행성 열 순환 체계를 통해 연교차를 완화할 수도 있다. 상세한 내용은 외계 행성 문서에 설명돼있다.[2] Circumstellar Habitable Zone, CHZ[3] Galactic Habitable Zone, GHZ[4] 즉, 지구는 골디락스 존에서는 따뜻한 축에 든다.[5] 다만 앞으로의 우주 나이가 아득할 정도로 길기 때문에 현 우주는 태어난 지 얼마 안 된 시점이며, 지구 또한 초기 행성에 속한다는 시각도 있다.[6] 지구의 곳곳의 표면 온도가 영하로 떨어지기 때문에 지구는 추운 행성이라고 여길 수도 있지만, 의외로 지구는 꽤 따뜻한 축에 들어가는 행성이다. 태양계의 골디락스 존에서 금성은 경계선에 걸쳐 있고, 지구는 태양과 가까이 있으며, 화성은 골디락스 존의 외부 경계와 걸친다. 진짜 추운 행성들은 지구의 남극이나 화성의 겨울 같은 건 명함도 못 내민다. 예시로 명왕성은 가장 더울(?) 때가 섭씨 영하 220 도밖에 안된다. 참고로 드라이아이스도 겨우 영하 80도고, 액체질소도 영하 200 도 정도이다.[A] 골디락스 바깥과 골디락스 존 안쪽에 걸친다.[8] 불과 6~7억년 전까지는 지구와 마찬가지로 온화한 기후를 유지했다가 시베리아 트랩보다도 규모가 더 큰 화산 폭발이 일어나서 온실기체를 많이 뿜어낸 결과가 현 금성이란 의견이 대세다. 또한 지구도 태양의 밝기가 110%가 되면 물의 증발로 금성과 같은 온실효과 폭주로 금성과 같은 환경이 될거라 추정되고 있다.[A] [10] 유기물 기반에다가 1개 이상의 세포로 구성된 몸체, 핵산을 가지고 생식과 동시에 진화가 가능하고 항상성을 유지할 수 있는 것. 생물학적 정의는 이러하다.[11] 문자 그대로 살아있는 것.[12] 태양 질량 0.25배 이상인 별들은 적색거성으로 팽창하면서, 이 미만인 별들은 부피 대신 표면 온도를 올려서 에너지 방출을 늘린다.[13] 적색거성 단계에서 태양은 상당한 질량을 잃어버리므로 태양에 흡수되지 않을 가능성도 있다.