제2의 지구는 어디에…외계 행성 대기 조사 나서는 나사 판도라 [아하! 우주]

그리스 신화에서 최초의 여성인 판도라는 호기심을 참지 못하고 신이 열지 말라고 경고했던 상자를 열어 버린다. 그러자 상자 안에 들어 있던 온갖 질병과 분노나 질투 같은 나쁜 감정이 쏟아져 나와 세상을 어지럽힌다. 그래도 다행히 상자 안에 마지막 남은 희망이 있어 세상은 그래도 살만한 곳이 된다.

판도라의 상자는 열어서는 안 되지만 결국은 열게 되어 있고 열어야만 하는 상자이기도 하다. 그 안에 무엇이 들어 있는지 궁금해서 참지 못하는 인간의 호기심 때문이다.

특히 호기심이 충만한 과학자들은 끊임없이 자연이라는 상자의 비밀을 밝히려고 한다. 미 항공우주국(나사)의 판도라 임무(Pandora Mission) 역시 그런 노력 중 하나다. 애리조나 대학의 연구팀이 나사와 함께 개발 중인 판도라는 소형 우주 망원경으로 외계 행성의 대기를 관측하는 임무를 맡고 있다.

행성의 대기에는 행성 구성 성분과 특성을 확인할 수 있는 결정적인 정보가 담겨 있다. 특히 암석 행성인 경우 지구와 비슷한 환경인지 알 수 있는 결정적 정보가 있어 과학자들에게는 우선 관측 대상이다. 하지만 지금까지 찾아낸 5000개 이상 외계 행성 중 대기를 관측한 외계 행성은 극소수에 불과하다. 외계 행성의 대기를 관측하기가 쉽지 않기 때문이다.

과학자들은 외계 행성의 대기를 측정하기 위해서 행성이 별 앞으로 지날 때 대기를 통과하는 빛을 관측한다. 물론 전체 별빛의 극히 일부에 불과하지만, 대기를 지나면서 일부 스펙트럼이 흡수되면서 어떤 물질을 지나왔는지 파악할 수 있기 때문이다. 이런 임무에 가장 적합한 망원경은 현재 가장 강력한 성능을 보이는 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이다.

JWST에 대한 과학자들의 수요가 폭발하고 있어 외계 행성의 대기만 관측하고 있을 수도 없다. 판도라 임무는 이를 보완하기 위해 마련됐다. 지름 45㎝ 정도의 작은 우주 망원경이지만, 20개 별 주변에 있는 유망한 관측 대상인 39개 외계 행성을 반복해서 관측하기 때문에 더 많은 데이터를 수집할 수 있다.

외계 행성의 대기를 분석하는 데 있어 가장 큰 걸림돌은 바로 별의 밝기가 균일하지 않다는 것이다. 별 앞에서 움직이는 어두운 부분이 행성인지 흑점인지 구분하기 위해서는 장시간에 걸친 관측이 필요하다. 참을성이 부족한 신화 속의 판도라와 달리 판도라 우주 망원경은 20개로 목표를 한정해 24시간씩 10회 이상 꾸준히 지켜볼 예정이다.

과학자들은 판도라가 지구에서 목성만 한 외계 행성의 대기 구성 성분에 대한 많은 정보를 제공할 것으로 기대하고 있다. 그리고 이렇게 얻은 정보는 JWST이나 앞으로 발사 예정인 로만 우주 망원경으로 다른 외계 행성을 관측할 때도 요긴하게 사용할 수 있다.

나사와 애리조나 대학 연구팀은 본체인 버스(bus) 부분을 완성하고 나머지 부분도 조립과 개발과정을 진행하고 있다. 만약 판도라가 관측한 외계 행성 중에 지구와 비슷한 대기를 지닌 행성이 있다면 생명체 존재 가능성이 있는 행성으로 집중적인 관측 대상이 될 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com