미래에 지구가 목성처럼 변하게 될 이유 | 안자리 트리파시(Anjali Tripathi) | TEDxBeaconStreet

매 분마다 400파운드의 수소와 거의 7파운드에 달하는 헬륨이 지구의 대기에서 벗어나 우주 외부로 방출됩니다. 대기 방출현상을 연구하는 천체 물리학자 Anjali Tripathi는 이 흥미롭고 이해하기 쉬운 강연에서 이러한 대기 방출 과정으로 언젠가는(지금으로부터 십억년 뒤) 우리의 푸른 별, 즉 지구가 붉게 변할지도 모른다고 말합니다.

이 강연은 TED 컨퍼런스 형식에 맞춰 개최된 별도의 지역 TEDx행사에서 발표되었습니다. http://ted.com/tedx에서 더 많은 것들을 배우세요.

밤하늘의 별을 보노라면

정말 장관입니다.

아름다워요.

그러나 더 놀라운 것은
여러분이 볼 수 없는 것입니다.

왜냐하면 현재 우리가 아는 것은

대부분 혹은 모든 별 주변에

행성이 있죠.

아 물론 조금밖에 없을 수도 있지만요.

그래서 이 사진이 여러분에게
보여주고 있지 않는 것은

우리가 우주 공간에서

모든 행성 외부의 것들입니다.

그러나 우리가 우리의 행성에 대해
생각해보았을 때

우리가 갖고 있는 것들과 매우 다른,
멀리 존재하는 것을 생각하는 경향이 있죠.

그러나 우리는 여기,
행성 위에 존재하고 있고

우리는 지구와 비슷한 무언가를
찾기 위해 광대하게 탐구하고 있으며

지구에 대한 매우 놀라운 것들이
많이 존재하고 있습니다.

우리가 조사하는 과정에서,
우리는 놀라운 것들을 발견하고 있죠.

그러나 저는 지구에 있는 놀라운 것에 대해
말씀드리고 싶습니다.

그리고 제가 말씀드리려는
놀라운 것은, 매 분마다

400파운드의 수소와

거의 7파운드의 헬륨이

지구에서 우주로 빠져나간다는 겁니다.

이것은 지구 밖으로 나가서 절대
다시 돌아오지 않는 가스라고 합니다.

그렇기 때문에 수소와,
헬륨 그리고 많은 요소들은

우리가 지구의 대기라고
알고 있는 것을 구성합니다.

대기는 얇은 파란 선을 형성하는
이 가스들을 의미합니다.

그 파란선은
국제 우주 정거장에서 보이죠.

우주인이 찍은 사진에서도 보이고

그리고 지구 주변의 이러한
얇고 보잘것 없는 층은

생명이 번영하도록 해줍니다.

그것은 굉장히 많은 외부요소들로부터
우리의 행성인 지구를 지켜줍니다.

운석이나 그와 비슷한
것들로부터도 지켜주죠.

그리고 그러한 층이 사라지고 있어서

당신을 깜짝 놀라게 한다는 사실도

굉장히 놀라운 현상입니다.

그렇기 때문에 이 과정을
제가 연구하는 것이고

이것이 '대기의 도피'라고
불리는 것입니다.

그래서 대기의 도피는
지구에게 특별한 것이 아닙니다.

만약 제게 물어본다면
그것은 행성 조건의 일부입니다.

왜냐하면 여기 존재하는 지구 뿐만 아니라
온 우주를 통틀었을 때, 행성들은

대기의 도피를 겪을 수 있습니다.

그리고 그것이 일어나는 경위는
실제로 우리에게 행성 그 자신들을 말해줍니다.

왜냐하면 우리가 태양계를 생각했을 때

아마 여기 있는 이 사진을
생각했을 수도 있습니다.

그리고 당신은 아마, 8개 혹은
9개의 행성이 있다고 말하겠죠.

그렇게 때문에 이 사진에 의해
생각을 강요받고 있는 여러분들에게

누군가를 붙여주도록 하겠습니다.

(웃음)

New Horizons
(NASA가 진행하는 프로그램)의 허가로

우리는 명왕성을 포함하고 있습니다.

그리고 여기에서, 이 강연의 목적과
대기의 도피에 대해 말하는 목적은

명왕성은 나의 마음 속의
행성이라는 것입니다.

우리가 볼 수 없는 다른 별들
주변에 있는 행성들이

행성들인 것처럼 말입니다.

그러므로, 기본적인 행성들의 특징들은

행성들이

중력에 의해 결합된 형태를
가지고 있다는 사실을 포함합니다.

그래서 많은 구성요소들이
단순히 함께 뭉쳐 있는 것이죠.

매우 강한 힘을 통해서 말입니다.

그리고 이러한 천체들은 매우 크고
중력이 매우 큽니다.

그것이 행성들이 둥근 이유입니다.

그래서, 당신이 모든 행성들을 보면

명왕성도 마찬가지로 바라보았을 때

그들은 둥급니다.

그래서 당신은 이곳에서 중력이
정말로 작용된다는 것을 볼 수 있습니다.

그러나 행성들의 또 다른 기본적인 특징은

여기에서 볼 수 없는 것입니다.

그리고, 그것은 별입니다.

그러한 태양계 내부의 모든 행성들이
궤도를 돌고 있는 것을 별이라고 합니다.

그리고 기본적으로 대기의
도피를 일으키는 것입니다.

기본적으로 별들이 행성들로부터
대기의 도피 현상을 일으키는 이유는

별들이 행성들에게 입자와, 빛,
그리고 열을 제공하기 때문입니다.

그것들은 대기가 사라지도록 하죠.

그래서 당신이 뜨거운 공기가
주입된 풍선을 생각하면

혹은 축제 때 태국의
손전등 사진을 본다면

당신은 뜨거운 공기가 위쪽으로
나아가는는 것을 볼 수 있습니다.

그리고 현재 태양이 하는 것처럼

당신이 충분한 에너지와 열이 있다면

매우 가볍고 중력에 의해서면
결합되는 가스는

우주 밖으로 방출될 수 있습니다.

그래서 이러한 현상이 실제로
대기의 도피를 일으키는 원인이 되는 것입니다.

지구와 다른 행성들에서 말이죠.

별로부터 오는 열과 행성에서
중력을 극복하는 것은

상호작용을 합니다.

그래서 제가 그러한 현상은
분당 400파운드의 수소와

거의 7 파운드의 헬륨의 수치에서

발생한다고 여러분들에게
말했던 것입니다.

그러나 그것들은 어떻게 생겼을까요?

음, 심지어 1980년대에도

우리는 지구의 사진을 찍었습니다.

자외선으로 말이죠.

NASA의 우주탐사선을
이용하여서 말입니다.

그래서 이 두 가지의 지구 사진들은

수소가 방출되고 있는
빛이 어떻게 생겼고

그것이 빨간색으로
보인다는 것을 보여줍니다.

그리고 당신은 또한 산소와 질소와 같은
다른 물질들도 볼 수 있습니다.

하얗게 깜박이는 빛에서 말입니다.

오로라와 열대지역 주변에서
구름같은 줄기가 보여지는

순환고리에서도 보입니다.

그래서 이것들은 결정적으로 우리에게

대기는 단순히 단단하게 지구에서
결합되어 있는 것이 아니라

우주의 먼 곳까지 도달해 있다는 것을
보여주는 사진들 입니다.

그리고 좀 덧붙이자면, 매우 빠른
속도로 도달해 있다는 것을 말이죠.

그러나 지구는 혼자서
대기의 도피를 겪지 않습니다.

우리와 가장 가까운
화성은 지구보다 훨씬 작고

그것의 대기를 붙잡을만한
대기 역시 매우 적습니다.

그리고 심지어 화성은 지구에 비해

훨씬 가는 대기를 볼 수 있습니다.

겉을 봐주세요.

당신은 외부요인들을
막아줄 대기가 없다는 사실을

나타내는 크레이터들을 볼 수 있습니다.

또한, 우리는 그것이
"빨갛다"는 것도 알 수 있습니다.

그리고 대기의 도피는 화성이

빨갛게 변하는 것에
중요한 역할을 합니다.

왜냐하면, 우리는 화성이
축축한 표면이 있었던 적이 있고

물이 충분한 에너지를 보유하고 있을 때,
그것은 수소와 산소로 분리가 되고,

수소는 매우 가벼워져서 대기로
방출된다고 생각하게 때문입니다.

그리고 남겨진 산소는

지표면을 산화시키거나 부식시킵니다.

우리가 보는 녹슨
빨간 토양과 익숙하게 말이죠.

그래서 화성의 사진을 보고

대기의 도피가 아마 일어났을지도
모른다고 말하는 것은 괜찮습니다.

그러나 NASA에게는 현재 화성에
MAVEN이라고 불리는 위성을 갖고있고,

그것의 실질적인 직업은
대기의 도피를 연구하는 것입니다.

Mars Atmosphere and
Volatile Evolution 약자죠

그리고 그것의 결과는
이미 우리가 지구에서 보는 것과

매우 유사한 사진을 보여주었습니다.

우리는 화성이 대기를 점점
잃고 있다는 것을 오래 알고 있었지만

우리는 몇몇의 놀라운 사진들이 있습니다.

여기, 예를 들어, 당신은 빨간 원안에서

화성의 사이즈를 볼 수 있습니다.

그리고 파란선 안에서 수소가 행성으로부터
방출되는 것을 볼 수 있습니다.

그리거 그것은 행성의
10배에 도달하게 되었고

더이상 행성에 결합되지
않을만큼 충분히 멀어집니다.

그것은 우주로 방출되고 있습니다.

그리고 우리에게 관념을
확고히 하도록 도와주죠.

화서은 수소를 잃음으로써 빨갛게
되는지에 대한 이유와 같은 관념을 말이죠.

그러나 수소는 방출되는 오로지
하나의 가스인 것은 아닙니다.

저는 지구에서 헬륨을 언급했었고,
일부 산소와 질소

그리고 MAVEN으로부터 화성에서
산소가 방출되는 걸 볼 수 있죠.

그리고 당신은 산소가 무겁기 때문에

수소만큼 멀리 떨어질 수
없다는 것도 볼 수 있습니다.

그러나 여전히 행성으로부터 방출되죠.

당신은 빨간 선 안에서 모든 것들이
국한되어 있다는 것을 볼 수 없습니다.

그래서 우리가 소유한 행성(지구)에서의
대기 도피를 볼 수 있을 뿐만 아니라

어느곳에서도 우리가 그것을 연구할 수 있으며
우주선을 보낸다는 사실은

우리가 행성들의 과거에 대해
배우는 것을 허락해 줍니다.

그러나 일반적인 행성들도
포함이 되는 것이죠.

지구의 미래도 마찬가지로 포함됩니다.

그래서 우리가 실제로
미래에 대해 배울 수 있는 바업은

우리가 볼 수 없는, 매우 멀리
떨어진 행성으로부터 연구를 하는 것입니다.

그리고 우리는 착수 하기 이전이라
하더라도 저는 강조하겠습니다.

명왕성과 같은 사진을 여러분에게
보여주지 않을 것이라는 것을요.

아마 실망할지도 모르니까요.

그래서 아직 그것에 대해
연구를 하지 못했습니다.

그러나 New Horizons 미션은
현재 대기의 도피를 연구하고 있으며,

행성의 방출에 대해서도
연구하고 있습니다.

그래서 침착하게
그것을 지켜봐야 합니다.

그러나 우리가
언급하고 싶지 않은 행성들은

이동하고 있는 태양계 외의 행성입니다.

그래서 태양이 아닌 별의 궤도를
돌고 있는 어떤 행성이든

그러한 행성들은 태양계 외 행성이라고 하며,
혹은 태양계 외부행성이라고 하죠

그리고 우리가 이동한다고
말하는 이러한 행성들은

특별한 모양을 가지고 있습니다.

가운데에 있는 별을 보시면

당신은 그것이 깜박이고
있는 것을 보게 될 것입니다.

왜냐하면 매번 그 별을
지나가는 행성들이

존재하기 때문입니다.

그리고 그것은 특별한
방향이라고 할 수 있습니다.

왜냐하면 별로부터 오는 빛을 막고 있는
행성이 존재하는 곳이기 때문이죠.

그 별은 빛이 깜빡이는 걸
볼 수 있도록 해주는데 말입니다.

제가 한 번 더 보여드리겠습니다.
여러분들은 깜빡이는 빛을 볼 수 있어요.

그리고 별들이 밤하늘에서

깜박이는 현상을 조사하면서

우리는 행성을 찾을 수 있습니다.

이것이 우리가 5000개의 행성들을
탐지할 수 있었던 방법입니다.

우리은하에서 말이죠.

그리고 우리는 더 많은 태양계
외 행성들이 많이 존재함을 압니다.

우리가 보고 있는 이러한
별들로부터 빛을 보면

그것은 행성 그 자체가 아니라

사실상빛의 조광을 보고 있는 것입니다.

그것은 우리가 손쉽게
기록할 수 있습니다.

그래서 빛은 행성이 별 앞으로
추락하여 떨어지게 되고

그런 현상이 여러분들이 그러한 현상
이전에 보게 되는 깜빡임입니다.

그래서 우리가 행성을
탐지하는 것 뿐만 아니라

우리는 다른 파장으로
이러한 빛을 볼 수 있습니다.

그래서 제가 자외선 빛을 이용하여
지구와 화성을 본다고 언급했던 것입니다.

만약 우리가 허블 망원경으로
태양계 외부행성들을 본다면

우리는 자외선 빛에서

별에서 오는 훨씬 큰 깜박임과
더 적은 양의 빛을 볼 수 있습니다.

행서이 지나갈 때 말이죠.

그리고 우리는 이것이
수소의 광대한 대기가

행성 주변에 있기 때문이라고 생각합니다.

그것은 이러한 현상을
과장되게 만듭니다.

그러므로 우리가 보는 빛의
더 많은 양을 막는 것입니다.

그래서 이러한 기술을 이용하여, 우리는

대기 도피가 발생하는 태양계
외부 행성들을 발견할 수 있게 되었습니다.

그리고 이러한 행성들은 '뜨거운 목성'
이라고도 불릴 수 있습니다.

우리가 찾아냈던 것들 말이죠.

그리고 목성처럼 가스가
존재하는 행성이 있으면서도

별과 목성보다 수백 배 가깝게
존재하기 때문에도 그렇습니다.

그리고 방출할 준비가 되어있는
광섬유 가스이고

별로부터 열이 오기 때문에

당신은 온전하게 대기 도피의
재난수준의 대기 도피를 기록합니다.

그래서 매 분마다 지구가 방출하는

400파운드의 수소와는 다르게

분마다 약 1억 파운드의
수소를 잃고 있습니다.

이러한 행성들에서 말이죠.

여러분들은 이것이 행성들이 방출을
그만두게 도와줄 수 있다고 생각하나요?

그리고 이것이 사람들이
궁금해하는 질문입니다.

그들이 우리 태양계를 보았을 때

태양 가까이 존재하는
행성들은 불안정하기 때문에

그리고, 멀리 있는 행성들은
더 크고 가스가 많기 때문에

여러분은 실제로 태양과 가깝고

그 속의 모든 가스를 없애는

목성과 같은 무언가로부터
시작될 수 있을까요?

우리는 만약 여러분이 뜨거운
목성과 같은 무언가로 시작한다면

여러분은 사실상 금성이나 지구에도
도달하지 못하게 될 거라고 생각합니다.

그러나 당신이 작은 것부터 시작한다면

충분한 가스는 방출될 것이고

그것이 그 행성에 엄청난 효과를
불러일으킬 것입니다.

그리고 당신이 시작했던 것과는
매우 다른 무언가를 남기게 될 것이죠.

그래서 이 모든 것들이
일반적이게 들려서

우리는 태양계에 대해서
생각할지도 모릅니다.

그러나 이것이 지구에 있는 우리에게
해주어야 할 것은 무엇일까요?

음, 아마 먼 미래에

태양은 더 밝아질 것이고

더 밝아지는 때

우리가 태양으로부터 발견한 열은
매우 강하게 변할 것입니다.

여러분이 뜨거운 목성으로부터
흘러나오는 가스를 보는 방식과 같이

가스는 지구로부터
흘러나가게 될 것입니다.

그러므로 우리가 기대할 수 있는 것은

즉, 적어도 우리가 준비해야 할 것은

먼 미래에

지구가 더욱 화성과
비슷해질 것이라는 사실입니다.

물에서 분해되어진 수소가

우주로 더욱 급격하게 방출될 것이고

우리는 이렇게 마르고
붉은 행성에 남겨지게 될 것입니다.

그러므로 두려워하지 마세요.
그것은 몇 백년 뒤의 일이고

우리에게는 준비할 시간이 있습니다.

(웃음)

그러나 제가 여러분이 앞으로 무슨 일이
일어날지 인식하기를 바랍니다.

단순히 미래를 위해서가 아닌

우리가 말한 것처럼 대기의 도피가
발생하고 있다는 사실에 대해서 말이죠.

그래서 우주에서 일어나는 일들에 대한
굉장한 과학이 많이 존재합니다.

멀리 떨어진 행성에 관해서도 말입니다.

그리고 우리는 이러한 세상에 대해
배우기 위해 이런 행성들도 연구하고 있죠.

그러나 우리가 화성이나 뜨거운 목성과 같은
태양계 외부행성에 대해 배움으로써

우리는 대기의 도피현상과
같은 것들을 발견합니다.

그것은 우리의 지구에 대해
더 많은 것들을 말해줍니다.

그러므로 다음에는 우주가 멀리
떨어져 있다는 생각을 해야 할 것입니다.

감사합니다.

(박수)