플라즈마 형태 생물이 존재할까? > 외 계 인

이 컬럼은 외계인의 있을 법한 다양한 타입들을 알아보는 자리로, 이번 회에는 플라즈마 형태로 살아가는 생물과 보즈-아인슈타인 응축물에서 지적 존재로 진화한 생명에 관해 살펴보기로 한다.

플라즈마 형태로 살아가는 생물

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태양의 대기층에 사는 플라즈마 형태의 기이한 생명체. ‘태양 유령’이라 불리는 이 존재는 데이빗 브린의 장편 ‘선다이버’에 등장한다. (source: Bantam Books)
몸이 암흑물질로 되어 있지 않더라도 아주 고온의 대기 속에서 살아갈 수 있는 생물이 있을까? 만일 태양의 광구(光球)와 채층(彩層; 태양의 대기 중 최하층으로 광구 바로 바깥쪽에 있는 불그스름한 부분) 또는 태양과의 거리가 수성 궤도보다 더 가까운 거대 가스행성(Hot-Jupiter)의 작열하는 대기 속에서 살아가는 생물이 있다면 그 유형은 둘 중 하나일 것이다.

하나는 아예 고온고압의 대기와 거의 상호작용하지 않는 특이물질로 신체가 이뤄진 예로, 바로 지난회에서 소개한 바와 같이 암흑물질로 몸이 구성된, 스티븐 백스터의 소설에 나오는 포티노 새 종족이 여기에 해당된다. 다른 하나는 분자와 원자가 단단하게 결합하기 어려운 고온에서 외려 유연한 플라즈마 형태의 몸으로 환경에 적응한 생물이다.

후자의 대표적인 예가 데이빗 브린(David Brin)의 장편 ‘‘태양에 뛰어드는 자’ 프로젝트 (Sundiver; 1980년)’에 나오는 ‘태양 면(面) 유령들’(Sun-Ghosts)이다. 이 종(種)은 복잡 미묘한 자기장 조절능력을 이용해 뜨거운 태양의 채층에서도 무탈하게 살아가는 플라즈마 생명체다.

이 작품에서 인간들과 여러 외계 종족의 구성원들은 합동 탐사대를 꾸려 우리 태양의 대기권에 출몰하는 유령 같은 플라즈마 생명체들이 대체 어디서 왔는지 그리고 왜 태양에 거주하는지를 알아내려 여러 차례 시도한다. 은하도서관의 자료목록에도 나와 있지 않은 이 진귀한 생명체는 유연성 있는 도넛 모양을 하고 있으며 외부에서 온 이방인들에 대해 적대적으로 대응한다. 자신들에게 더 이상 다가오지 못하도록 하기 위해 이 외계생명체들은 한 인간 승무원의 마음을 어지럽혀 살인을 교사하거나 승무원들 앞에 인간에 가까운 형상으로 나타나 노골적으로 경고한다.

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이해관계가 충돌하는 플라즈마 생명체들 간의 전쟁 탓에 오히려 같은 태양계에 거주하는 인류가 위기에 처하는 이야기를 그린 프레레릭 폴의 ‘시간 끝에 있는 세계’. (source: Del Rey Books)
이외에 그레고리 벤포드(Gregory Benford)의 장편 ‘먹는 자 Eater’와 프레데릭 폴(Frederik Pohl)의 장편 ‘시간의 끝에 있는 세계 The World at the End of Time’에도 플라즈마 형태의 생명이 등장한다. ‘먹는 자’에서는 이 기이한 생명체가 원시 블랙홀을 에워싼 강착원반에 거주하며 ‘시간의 끝에 있는 세계’에서는 플라즈마 생명체들이 항성에 거주한다.

특히 후자의 경우에는 플라즈마 생명체들끼리 온 우주를 체스판 삼아 별들을 말처럼 쓰며 전쟁을 벌인다. 이것들이 동원하는 이국적인 입자들이 태양 플레어를 일으켜 별이 과도하게 어두워지거나 폭발하게 만드는 바람에 인근 성역(星域)에서 식민사업을 벌이던 인류가 생존의 위기에 몰리기도 한다. 하지만 불사의 삶을 누리는 이 플라즈마 생명체들의 대국적인 견지에서 볼 때 인간처럼 하찮은 종의 비극적인 운명 따위는 알 바 아니다.

극저온 뿐 아니라 아주 고온의 세계에서도 지각 있는 생명이 탄생할 가능성을 염두에 두는 발상은 우리가 알고 있는 생명에 대한 지식이 오로지 지구라는 한정된 장소에서 얻었을 뿐이라는 겸허한 현실에서 비롯된 것이다.

보즈-아인슈타인 응축물 형태의 지적 생명

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질리 종족의 우주선. 앞으로 나아가면서 특이한 중력파를 일으킨다. 질리 종족은 빅뱅 이후 우주가 맑게 개던 초기에 진화했는데, 이는 이들의 몸이 보제-아인슈타인 응축물이라는 특이한 구조에 바탕을 두었기 때문에 가능했다. (source: http://blenderartists.org/forum/showthread.php?203023-Xeelee-Nightfighter-spaceship)
절대0도(-273도)에 가까운 과냉각 상태나 초고압 상태에서는 대부분의 원자들이 아주 촘촘하게 붙어버려 초원자 현상을 일으킨다. 이러한 조건에서는 복수의 원자핵들이 거의 하나처럼 겹쳐져 단일 원자핵보다도 밀도가 높아진다. 특히 과냉각 온도에서의 입자들은 에너지상태가 최저가 되어 초전도 현상을 일으킨다.

아인슈타인과 사티엔드라 보제가 발표한 연구에서 그 존재가 점쳐졌기 때문에 보즈-아인슈타인 응축물(Bose-Einstein Condensates)이라고도 불리는 초원자핵(superatomic nucleus)은 2004년 실제로 일본 이화학연구소와 도쿄대 연구팀의 입자가속기 실험을 통해 존재가 입증되었다. 이로써 중성자별을 제외하면 원자핵이 우주에서 밀도가 가장 높다는 인식이 깨지게 되었다.

초원자핵의 존재는 밀도가 높은 별의 내부구성을 연구하는 데에도 도움이 되지만, 흥미롭게도 스티븐 백스터(Stephen Baxter) 같은 영국의 하드SF작가는 ‘질리 연작 (Xeelee Sequence; 1994~2003년)’에서 바로 이러한 성질의 입자로 구성된 고도의 지적인 생명체를 상정한다. 작가는 이러한 생명이 생겨나기 위한 조건을 충족시키기 위해 우리 우주의 탄생 환경을 임의로 다음과 같이 가정한다.

우주가 빅뱅을 일으킨 지 눈 깜짝할 새도 되지 않는 순간에(더 정확히 말하자면, 플랑크 시간1)도 다 가기 전에) 인플레이션 팽창 및 대칭성의 파괴 같은 오늘날 우주의 골격을 형성하게 되는 주요사건들과 함께 생명이 일찌감치 잉태된다. 우주가 식어가며 물질 간의 반응속도가 느려지기 전인 이 초고온 시기에는 복잡한 반응과 자동촉매체계가 극도로 활성화되어 있던 터라 정상물질 입자는 물론이거니와 암흑물질과 쿼크 그리고 시공 자체의 틈바구니까지 활발하게 상호작용하며 어떤 식으로든 생명이 태어나기 좋은 환경을 제공한다. 대신 초기 우주가 급팽창하며 조건이 계속 극단적으로 변화하는 탓에 그럴 때마다 기존 생명은 대부분 멸종을 고한다. (지구에서 해양생물의 95%가 자취를 감춘 고생대 페름기와 중생대 트라이아스기 사이의 대멸종을 떠올려 보라.)

원시 질리(proto-Xeelee)는 이러한 급변의 파고에서 간신히 살아남은 생존자들로, 다른 종의 생존자들과 공생관계를 맺는 동시에 새로운 중입자 물질에서의 자동촉매작용에 적응하여 훗날 인류가 조우하게 되는 우주 최강의 고등문명 종족인 질리로 진화한다. 이 시리즈에서 질리는 보제-아인슈타인 응축물로 정의되지만 구체적인 생김새는 거의 묘사되지 않는다. 장구한 세월 동안 질리는 육체를 자체개발한 고도의 기술과 결합시켜 놓았기 때문에 우리의 사고방식과는 동떨어진 형태를 하고 있기 때문이라는 작가의 면피성 변명이 따라붙는다.

어쨌거나 질리 종족은 생김새는 둘째 치고 인류처럼 중입자(重粒子)로 몸이 구성되어 있는 존재이며 오랜 연배(年輩)에 걸맞게 우주에서 가장 지성이 발달한 초장수(超長壽) 종이다. 이들은 정기적으로 닫힌 시간꼴 곡선(Closed Timelike Curves)2)을 만들어 자기네 종(種)의 진화와 역사를 수정하기 위해 135억 년 전의 과거(빅뱅이 일어난 지 2억년 이내의 과거)로 시간여행을 할 정도의 첨단기술문명을 구가한다.

주석)

1) 우주는 진공에서 태어났는데, 그 진공이라는 것은 아무것도 없는 게 아니라 물리학적으로 볼 때, 에너지가 굉장히 낮은 상태를 말하는 것이다. 이때 낮은 에너지 상태에 있는 에너지는 에너지 벽을 뚫고 밖으로 나가려고 한다(터널효과). 즉, 자신이 이길 수 없는 벽을 뚫고 간다는 것이다. 이것은 매우 낮은 확률이긴 하지만 뚫고 가는 경우에는 엄청난 에너지를 방출하게 된다. 이때의 시간은 10－43초이며, 이를 플랑크 시간이라 한다. 이 플랑크 시간은 플랑크 길이(10－35)를 빛이 지나가는 시간을 말한다.

2) 아인슈타인의 일반상대성이론에서 시간을 거슬러 가는 경로가 되며 양 또는 음 에너지가 한곳에 집중되면 가능하다.

http://www.sciencetimes.co.kr/?p=135923&post_type=news

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