천왕성의 중심에서 블랙홀의 특이점까지――'만약'으로 떠나는 태양계와 우주의 19가지 여행

천왕성은 지구에서 약 30억 km 떨어진, 안쪽에서 일곱 번째 행성으로, 태양계에서 세 번째로 크다. 자전축이 공전축에 대해 98도 기울어져 있어 태양 주위를 옆으로 누운 채 구르듯이 돈다. 최상층 구름에는 황화수소가 포함되어 있어, 영상은 이를 '방귀 냄새가 난다'고 소개한다. 1986년 보이저 2호는 상층에서 약 8만 km 떨어진 곳을 불과 6시간 만에 지나가며 행성과 위성, 고리에 관한 방대한 데이터를 수집했다. 여기에 허블 우주 망원경과 지상 망원경의 관측을 더해 내부 구조에 대한 이해가 진전되었다고 한다.

낙하 도중에는 골프공 크기나 그보다 큰 암석으로 이루어진 13개의 가느다란 고리가 보인다. 상층의 메탄 얼음 구름 속은 섭씨 영하 220도를 밑돌고, 기압은 약 0.5기압이다. 천왕성의 중력은 지구보다 약간 약하기 때문에 처음에는 지구에서 자유 낙하하는 것과 비슷한 속도로 떨어진다. 그 아래에 있는 어두운 황화수소 얼음 구름에서는 시속 900km에 이르는 바람이 분다. 약 130km를 내려가면 기압은 약 10기압이 된다. 더 나아가면 물 얼음으로 된 구름층이 있고 번개가 친다. 이 층의 바닥 근처에서는 60기압 이상, 섭씨 50도 정도가 되며, 낙하 시작부터 1시간 이상, 깊이는 240km에 이른다.

그 아래가 '맨틀'이다. 태평양의 2000배 이상 깊이를 가진 거의 바닥없는 바다로, 천왕성의 60% 이상을 차지하는 것으로 여겨진다. 물에 메탄과 암모니아가 섞인 물질이 높은 압력에 짓눌려 뜨겁고 밀도 높은 유체가 되어 있다. 이윽고 몸과 주변의 밀도가 같아지면 낙하는 멈춘다. 압력이 수천 기압에 이르는 이 영역에서는 탄소가 다이아몬드 비가 되어 내리고 있는 것으로 여겨지며, 수백만 캐럿 크기가 된다는 말도 있다. 몇 주에 걸쳐 수천 km를 가라앉으면 암석, 철, 낯선 얼음으로 이루어진 작은 핵에 도달한다.

이어지는 해왕성은 지름이 지구의 약 4배로, 천왕성보다 약간 작지만 질량은 더 크다. 탐사선이 찾아간 것은 1989년 8월 보이저 2호의 단 한 번뿐이고, 연구 대부분이 지상 망원경에 의한 것이어서 내부에는 아직 수수께끼가 많다. 짙은 파란색으로 보이는 것은 상층 대기의 메탄이 붉은 빛을 흡수하기 때문이다. 고리는 5개이며 주로 먼지로 이루어져 있다. 중력은 지구보다 14% 클 뿐이어서 낙하 속도는 지구와 크게 다르지 않다. 상층의 메탄 얼음 구름은 0.5기압, 영하 200도 이하다. 약 50km를 내려가면 약 5기압의 암모니아와 황화수소 구름에 들어간다. 이곳에서는 태양계에서 가장 빠른 바람이 시속 2400km, 음속의 약 2배로 분다. 약 160km 아래의 물 구름에서는 거대한 번개가 치고, 기압은 50기압을 크게 넘는다. 약 6400km를 가라앉으면 맨틀에 이르며, 슈트는 1만 기압 이상을 견뎌야 한다. 이곳에서도 천왕성과 마찬가지로 다이아몬드 비가 내리고 있는 것으로 여겨진다. 수천 km 아래의 핵은 섭씨 5000도 초과, 700만 기압 초과로 암석과 철, 얼음으로 이루어져 있으며, 다이아몬드가 쌓인 층이 있을 가능성도 있다고 영상은 말한다.

명왕성은 2006년 행성의 정의가 바뀌면서 왜행성이 되었다. 지름은 지구의 5분의 1 이하로, 달의 약 3분의 2밖에 되지 않는다. 2015년 뉴호라이즌스가 찾아가기 전까지는 거의 아무것도 알려지지 않았으며, 현재 지식의 대부분은 이 탐사선의 데이터에 의한 것이다. 지름 약 2400km인 명왕성에 비해 위성 카론은 지름이 약 1200km나 된다. 그래서 둘은 공통 무게중심을 중심으로 서로를 돌고 있으며, '이중 행성'이라고 부르는 사람도 있다. 명왕성과 카론은 항상 서로 같은 면을 마주하고 있어서, 명왕성의 뒤편에서는 카론을 볼 수 없다.

명왕성의 대기압은 아주 작다. 대기 중의 적은 메탄이 태양의 자외선 등과 반응해 톨린이라는 물질이 되고, 안개를 만드는 것으로 여겨진다. 안개는 고도 약 200km에서 시작되며 그곳은 약 영하 193도이지만, 고도 20~30km에서는 최고 영하 173도까지 올라간다. 영상은 이를 메탄의 온실 효과에 의한 것으로 설명한다. 지표의 평균 온도는 영하 231도이고 중력이 약해서, 체중 60kg인 사람이 약 4kg의 무게밖에 느끼지 않는다고 설명된다.

지표의 풍경은 떨어진 장소에 따라 크게 달라진다. 하트 모양 지역에서는 고체 질소로 된 빙하와, 해발 3000m가 넘는 물 얼음 산맥이 보인다. 그 옆의 크툴루 마큘라는 쌓인 톨린 때문에 짙은 갈색을 띤다. 공전 주기는 248년이고 자전축이 120도 기울어져 있어서, 수십 년 동안 태양이 보이지 않는 곳도 있다. 태양에 가장 가까이 다가가도 거리는 지구와 태양 사이의 약 30배이며, 가장 밝은 시간에도 지구의 일몰 직후 정도의 밝기밖에 되지 않는다. 카론은 지구에서 본 달의 약 8배 크기로 보인다. 한편 명왕성의 하늘은 메탄 등의 기체가 빛을 산란시키기 때문에 파랗다. 영상은 이를 몇 년 전까지 아무도 몰랐던 발견으로 소개한다.

다만 이 대기는 빠르게 사라지고 있다는 정보가 있다. 명왕성이 마지막으로 태양에 가장 가까이 다가간 것은 1989년이며, 그 이후 계속 멀어지고 있다. 지표 온도가 내려가면 대기의 주성분인 질소가 얼어 눈처럼 쌓인다. 2030년까지 대기가 완전히 사라진다는 연구 결과도 있다고 한다. 내레이터는 앞으로 약 90년을 기다리면 카론에 의한 일식을 볼 수 있다고 알려 주고는 주인공을 두고 떠난다.

금성은 크기, 질량, 내부 구조가 지구와 비슷해 쌍둥이라고 불리기도 하지만, 공통점은 거기까지라고 내레이터는 말한다. 1950년대에는 지구의 열대와 같은 환경을 예상한 과학자도 있었다. 실제 환경은 훨씬 가혹해서, 지표에서 가장 오래 활동한 탐사선인 구소련의 베네라 13호도 기록은 127분에 그쳤다. 가시광선으로 본 금성은 하얗다. 흔히 보는 노란 이미지는 레이더 관측 데이터이거나, 자외선 이미지에 인위적으로 색을 입힌 것이다.

고도 150km에서는 온도가 0도이지만 기압은 거의 없다. 슈트를 벗으면 15초 안에 의식을 잃고 3분 안에 사망에 이른다. 고도 90km에서는 영하 100도가 된다. 고도 70km 부근부터는 75% 이상이 황산으로 이루어진 것으로 여겨지는 구름이 펼쳐지고, 풍속 100m가 넘는 폭풍이 분다. 고도 60km에서는 0도이며, 거기서부터 45km 부근까지는 온도가 100도를 넘지 않고 기압도 1기압을 조금 웃도는 정도다. 이 때문에 고도 50km 부근은 인류 이주지의 유력한 후보 중 하나로 꼽힌다. 두꺼운 구름이 방사선을 막아 주고, 황산이나 이산화탄소로부터 산소와 물을 만들 수 있어서, 거대한 기구 같은 콜로니를 띄우는 구상이 있다고 한다. 영상은 조건에 따라서는 화성을 능가한다고까지 말한다.

생명의 가능성에 대해서는 찬반을 함께 소개한다. 2020년에는 생명 활동 이외에는 대기 중에 대량으로 존재하지 않는 것으로 여겨졌던 포스핀의 신호가 발견되었다며 화제가 되었다. 그러나 현재는 분석 방법에 오류가 있었고 실제로는 이산화황이었다는 견해가 주류가 되어 가고 있다. 그래도 고도 50km 부근에는 자외선을 흡수하는 정체불명의 무언가가 있어, 탐사에 대한 기대는 이어지고 있다. 한편 생명에게는 물이 너무 적다는 연구나, 고온과 강한 산성을 모두 견디는 미생물은 지구에서 발견되지 않았다는 반론도 있다.

구름 아래 고도 40km 부근에서는 황산 비가 내리지만, 30km 부근에서 증발해 지표에는 닿지 않는다. 지표는 460도, 90기압이며, 대기는 이산화탄소 96.5%, 질소 3.5%다. 납이나 아연도 녹고, 지표에서 증발한 황화납 등이 온도가 낮은 산꼭대기에 눈처럼 쌓인다. 지표의 바람은 강해 봐야 초속 2m 정도지만, 대기의 비중이 물의 6.5% 정도나 되어 바람을 거슬러 걸을 수 없을지도 모른다. 하루는 117일이며, 낮에도 흐린 날 정도의 밝기밖에 되지 않고, 밤에도 기온이 거의 내려가지 않는다. 금성이 이렇게 된 이유로는, 자기장이 없어 태양풍으로부터 물을 지키지 못했다는 설이나, 태양으로부터 받는 에너지가 많아 수증기의 온실 효과가 폭주했다는 설 등이 있다. 지구도 태양이 밝아지면서 십수억 년 뒤에는 금성처럼 될 것으로 여겨지며, 인류의 이산화탄소 배출이 그것을 앞당길지도 모른다고 내레이터는 비꼰다. 3억~5억 년 전에 지표 전체가 새로 뒤덮인 사건이 있었으며, 판 구조 운동의 소멸이 자기장의 소멸을 불렀다는 설도 있다고 한다.

내레이터는 수성을 '존재감 없는 행성'이라고 소개한 뒤, 그 평가를 뒤집어 나간다. 명왕성이 빠진 지금 수성은 태양계에서 가장 작은 행성이다. 반지름은 약 2400km로, 위성인 가니메데(약 2600km)나 타이탄보다 작다. 한편 평균 밀도는 1세제곱센티미터당 5.4g으로 행성 중 지구 다음으로 높으며, 질량은 그 위성들의 2배 이상이다. 지금까지 찾아간 탐사선은 매리너 10호, 메신저, 베피콜롬보의 3기뿐이다. 그 이유는 우선순위가 낮아서가 아니라 도달이 어렵기 때문이라고 영상은 설명한다. 태양에 가까워지면 속도가 올라가 버려서, 그대로라면 수성을 지나쳐 갈 수밖에 없다. 그래서 스윙바이를 반복해야 하며, 베피콜롬보는 지구 1회, 금성 2회, 수성 6회의 스윙바이를 거쳐 발사 후 7년 만에 궤도에 진입할 예정이라고 한다.

대기가 거의 없어서 수십억 년 전의 크레이터도 풍화되지 않고 남아 있다. 적도 부근은 수성이 태양에 가장 가깝고 태양이 가장 높이 떴을 때 427도에 이른다. 그래도 금성의 평균 464도에는 미치지 못한다. 대기가 없어서 열이 우주로 빠져나가기 때문이다. 88일간 이어지는 밤에는 영하 160도 아래로 떨어져, 태양계에서 표면 온도 차가 가장 큰 행성이 된다. 궤도 이심률은 모든 행성 중 가장 커서, 태양과의 거리가 4600만 km에서 7000만 km까지 1.5배 달라진다. 받는 에너지는 2.25배 차이가 나며, 멀리 있을 때 적도의 최고 온도는 280도 정도로 여겨진다. 자전축 기울기는 0.03도밖에 되지 않아 극지방은 태양으로부터 에너지를 거의 받지 못한다. 수십억 년 동안 햇빛이 닿지 않은 곳에는 비와호의 수량을 가볍게 넘는 얼음이 존재한다는 사실이 밝혀졌다.

게다가 지하를 1m 정도 파면 온도가 크게 안정되어, 중위도의 지하는 인간에게 최적인 22도 부근을 유지한다고 주장하는 연구가 있다. 중력은 지구의 38%로 화성과 거의 같다. 얼음은 농업용수로 쓰거나, 분해해서 연료와 공기로 쓸 수 있다. 태양광 발전도 이용할 수 있고, 과거의 소행성 충돌로 금, 백금, 코발트, 니켈이 표면 가까이에 묻혀 있을 가능성도 있다. 이러한 점에서 수성의 지하는 금성의 상공과 마찬가지로, 조건에 따라서는 화성을 능가하는 후보가 될 수 있다고 영상은 말한다.

화성의 대기압은 지구의 1% 이하이고, 기온은 최고 20도, 최저 영하 150도, 평균 영하 60도 정도다. 순수한 액체 상태의 물은 존재할 수 없으며, 있다 해도 다량의 소금이 녹은 소금물이 아주 조금, 짧은 시간 고일 뿐이다. 자기장도 없어서 방사선이 쏟아진다. 영상은 유인 탐사 계획도 언급하며, SpaceX의 목표가 이전에 소개했던 2026년에서 2022년 5월 시점에 2029년으로 바뀌었다고 말한다.

낙하 장면에서 강조되는 것은 대기의 '어중간함'이다. 낙하산만으로는 감속할 수 없을 만큼 희박하면서도, 진입 시 압축에 의한 가열이 문제가 될 만큼의 두께는 있다. 화성 임무의 약 절반이 실패했으며, 그 대부분이 착륙 단계의 문제였다고 한다. 2018년에 발사된 인사이트는 1500도 이상을 견디는 열 차폐막을 갖추었고, 착륙 직전에는 역분사가 필요했다. 2004년의 스피릿은 24개의 에어백으로 충격을 줄였다. 주인공에게는 둘 다 없어서, 시속 약 1000km로 땅에 충돌하게 된다. 하늘은 산화철을 포함한 먼지 때문에 평소에는 옅은 황토색이고, 저녁노을은 태양 주변만 파랗다. 지구와는 반대의 배색이다.

표면에 생명이 있을 가능성은 낮지만 지하는 다르다고 내레이터는 말한다. 지하는 온도가 안정되어 있고, 과거 바다의 물 일부가 광물과 결합해 땅속에 남아 있다는 설이 있다. 깊이 1~100m에는 대량의 얼음이 있으며, 과거에는 지하수 네트워크가 행성 전체에 퍼져 있었다. 남극 얼음 아래에는 액체 상태의 물로 된 호수가 있다는 사실이 밝혀졌고, 화성 대기의 적은 산소로도 호기성 생물이 살 수 있다고 추정한 연구도 있다. 다만 화성의 흙에는 0.5% 이상의 과염소산염이 포함되어 있다. 캘리포니아주는 식수 속 농도를 1L당 6μg 이하로 제한하고 있는데, 화성의 흙은 그 수만 배 이상이 된다. 구멍을 파기 시작한 주인공은 오염과 미지의 세균에 대한 우려 때문에 지구로 돌아갈 수 없게 된다.

1억 년 전의 화성도 현재와 거의 같은 붉은 행성이었다고 영상은 설명한다. 차이점으로는, 높이 20km가 넘는 올림푸스 산에서 소규모 화산 활동이 계속되고 있었을 가능성이 있다. 또한 과염소산칼슘은 물의 어는점을 영하 75도 부근까지 낮춘다. 표면에는 액체 소금물의 흔적 같은 지형이 있으며, 지금도 실제로 그런 현상이 일어나고 있는지는 아직 결론이 나지 않았다. 화성에서 온 운석에서 1억 7000만 년 전 이후 액체 상태의 물에 의해 변화한 광물이 발견되었다는 보고도 있다. 그래서 1억 년 전에는 신기루처럼 덧없는 양의 물을 볼 수 있었을지도 모른다고 한다.

20억~30억 년 전에도 기압은 낮았지만, 땅속 깊은 곳의 물이 화산 활동으로 표층을 뚫고 분출해 대홍수가 일어나고 있었다. 그 유량은 초당 최대 10억 세제곱미터로, 아마존강의 최대 약 30만 세제곱미터의 3000배 이상이라고 한다. 37억~43억 년 전에는 북반구를 거의 덮는 바다가 있었고, 가장 깊은 곳은 1.6km 이상이었다. 40억 년 전에 적어도 0.5기압 이상의 대기가 있었다고 주장하는 연구도 있어, 금성, 지구와 함께 푸른 행성이 3개 있었을 가능성이 있다고 한다.

변화의 원인은 태양풍이다. 입자가 대기 분자와 충돌해 에너지를 주면 대기가 우주로 빠져나간다. 기압이 내려가면 물은 증발하고, 수증기는 자외선에 의해 수소와 산소로 분리된다. 수소는 화성의 중력으로는 붙잡아 둘 수 없어 빠져나가고, 남은 산소는 철과 반응해 붉은 녹이 된다. 이 변화는 39억~30억 년 전에 걸쳐 진행된 것으로 여겨진다. 지구를 지켜 준 자기장은, 내핵이 성장할 때 밀려 나온 가벼운 성분이 부력을 만들어 외핵에서 대류가 일어남으로써 유지되고 있다. 화성은 지름이 지구의 약 절반, 질량이 약 10분의 1이라 식기 쉬웠고, 게다가 핵을 담요처럼 덮은 얇은 액체층이 안팎의 온도 차를 줄였다. 그 때문에 자기장은 형성되고 나서 수억 년 뒤, 약 39억 년 전에 멈춘 것으로 여겨진다. 다만 행성에 자기장이 생기는 조건 자체가 확실히 밝혀진 것은 아니라고 영상은 단서를 단다.

스페이스 콜로니는 파국적 분화나 소행성 충돌, 핵전쟁 같은 '모래 위의 누각'과 같은 지구의 위험에 대한 대비책으로 소개된다. 영어권에서는 '콜로니'가 제국주의를 연상시키기 때문에, 스페이스 세틀먼트 등의 명칭을 권하는 전문가도 있다고 한다. 달이나 화성 기지에 비해 장점은 두 가지다. 밤이 없어서 태양광 발전을 항상 쓸 수 있다는 점(달의 밤은 2주간 이어진다), 그리고 중력이 작아 드나들기 쉽다는 점이다. 한편 미세 중력은 국제우주정거장의 우주비행사가 훈련을 해도 골밀도와 근육이 줄어들 정도로 문제가 된다. 그래서 많은 구상이 회전에 의한 원심력으로 중력을 재현한다. 1929년의 버널 구는 지름 500m로, 분당 1.9회 회전하면 적도 부분에서 지구 수준의 중력이 된다. 오닐 실린더는 지름 8km, 전체 길이 최대 32km로 분당 약 0.5회 회전하며, 거주 공간당 자재가 적게 든다. 스탠퍼드 토러스는 지름 1.8km의 도넛형으로 분당 1회 회전하며, 자재는 많이 들지만 도킹용으로 회전하지 않는 부분을 두기 쉽다.

가장 큰 장애물은 자재 조달이다. 저궤도라도 한 번의 발사로 보낼 수 있는 것은 기껏해야 140t이며, 국제우주정거장은 전체 길이가 약 100m인데도 400t을 넘고, 가동까지 10년이 걸렸다. 그래서 달이나 소행성에 기지를 두고 자원을 보내는 방법이 검토되고 있다. 콜로니 내부는 거주 구역과 식량 생산 구역으로 나누고, 물질을 완전히 순환시킨다. 물은 방사선을 막는 벽도 된다. 기후를 제어할 수 있어서 태풍도 지진도 없다. 회전하지 않는 구획은 무중력 수영장 같은 관광 시설이나, 결함이 적고 큰 단백질 결정을 만드는 연구에 쓸 수 있다. 내레이터는 머지않아 주민들이 자신을 지구인과는 다른 존재로 자각하게 될 것이라 예상하면서도, 태양의 수명을 넘어 인류가 존속하기 위해 필요한 한 걸음이라고 자리매김한다.

우주 엘리베이터는 해상 기지에서 정지 궤도의 기지까지 케이블을 늘이고, 그 위에 추를 두어 승강기로 오르내리는 구조다. 중력과 원심력의 균형으로 성립하며, 로켓처럼 연료를 일회용으로 쓰지 않기 때문에 수송 비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 여겨진다. 다만 과제가 많다. 강철이나 아라미드 섬유로는 강도가 부족하고, 유력한 탄소 나노튜브도 2022년 시점에 만들어진 가장 긴 것이 수십 cm에 불과하다. 정지 궤도까지는 약 3만 6000km다. 원자 하나만큼의 결함으로 강도가 70%로 떨어진다는 데이터나, 현실적인 강도는 이론값의 30% 정도라는 연구도 있다. 비바람, 번개, 유성체, 방사선을 고려하면 몇 배의 여유가 필요하며, 충분할지는 전혀 알 수 없다고 한다. 정지 궤도에서 1만 km 위에 두는 경우에도 1만 t 이상의 추가 필요하다는 점, 승강기를 움직이려면 수백 m 사방의 태양광 패널이 필요하다는 점, 2010년대 이후 민간 참여로 로켓 비용이 내려가 우위가 약해졌다는 점도 거론된다.

그래도 완성되면 우주여행이 일반인의 손에 닿는 것이 되고, 진동에 약한 정밀 기기도 운반할 수 있다. 예로, 제임스 웹 우주 망원경이 진동 시험에 많은 시간과 비용을 들였다는 점이 언급된다. 정지 궤도의 기지는 이미 초속 약 3km로 움직이고 있으므로, 케이블을 더 늘여 화성이나 목성으로 곧바로 쏘아 보내는 구상도 있다. 그 연구는 화성까지의 도달 시간 단축과 발사 시기 제한의 철폐를 주장하고 있다. 화성이나 달에서는 현재 기술로도 건설이 가능하다는 설도 있다고 한다.

우리는 약 138억 년에 걸쳐 도달한 빛을 우주의 끝으로 관측하고 있다. 다만 우주는 팽창하고 있으므로, 그 빛을 낸 장소는 현재 약 465억 광년 떨어져 있다. 이 빛이 우주 마이크로파 배경 복사로, 빅뱅으로부터 약 37만 년 뒤 온도가 내려가 전자와 원자핵이 결합하면서 빛이 자유롭게 나아갈 수 있게 되었을 때의 것이다. 슈트를 입고 그곳으로 이동해도 풍경은 지구에서 본 것과 거의 다르지 않다. 보이는 우주는 전체의 일부에 불과하며, 그 '끝'은 특별한 장소가 아니기 때문이다.

한 방향으로 계속 나아가도 끝에 닿지 않는다는 것이 현재의 정설이라고 영상은 말한다. 공간의 곡률이 0 이하라면 우주는 무한히 펼쳐지고, 0보다 크다면 구면처럼 유한하지만 원래 장소로 돌아오게 된다. 어느 경우든 끝은 존재하지 않는다. 배경 복사에 보이는 온도가 높은 영역과 낮은 영역의 겉보기 크기는 이론적인 크기와 거의 일치한다. 공간이 휘어 있다면 빛도 휘어서 크기가 어긋날 것이므로, 곡률은 거의 0이라는 것을 알 수 있다. 왜 그렇게 되어 있는지는 밝혀지지 않았다.

보이드는 은하 필라멘트 사이에 펼쳐진, 은하가 극히 적은 공간이다. 우리은하의 지름은 약 10만 광년, 라니아케아 초은하단은 약 5억 광년, 그것이 속한 필라멘트는 약 16억 광년이다. 보이드의 대부분은 지름 3000만~3억 광년이며, 10억 광년에 가까운 것도 있다. 컵 속 공기 분자는 1세제곱미터당 약 2.5×10의 25제곱 개인 데 비해, 은하 안의 공간은 10만~100만 개, 은하 바깥은 1개 이하로 추정된다. 목동자리 보이드는 지름 2억 5000만 광년인데 은하가 60개밖에 발견되지 않았다. 우리은하 주변의 밀도를 적용하면 1만 개 정도 있어도 이상하지 않은 공간이다. 2014년의 연구는 보이드가 우주 부피의 77%를 차지하면서도 질량은 15% 정도에 불과하다고 추정했다.

맨눈으로 볼 수 있는 은하는, 안드로메다 은하(약 250만 광년)가 여유 있게 보이고 삼각형자리 은하(약 300만 광년)가 한계에 가깝다는 점에서 기껏해야 수백만 광년 이내라고 영상은 설명한다. 보이드의 중심에서는 어느 방향을 보아도 칠흑같이 어두울 가능성이 높다. 다만 보이드와 그렇지 않은 공간은 명확하게 나눌 수 없어서, 발견이 발표될 때마다 논쟁이 일어난다. 우리은하 자체가 지름 20억 광년의 KBC 보이드 거의 중심에 있다고 주장하는 연구도 있지만, 반대 의견도 있다고 한다.

지구의 중심은 섭씨 5200도, 360만 기압에 이르는 것으로 여겨진다. 그 안을 1만 3000km의 구멍이 관통하고 있다는 전제로, 영상은 물리적인 문제를 차례로 다룬다. 첫 번째는 코리올리 힘이다. 도쿄는 시속 약 1350km로 동쪽으로 움직이고 있지만, 지구 내부로 갈수록 회전 반지름이 작아 속도가 느리기 때문에, 떨어지는 사람은 동쪽 벽에 시속 100km 이상으로 밀어붙여진다. 영상은 지구의 자전축을 구멍에 맞추는 것으로 이를 '해결'해 보인다.

두 번째는 공기 저항이다. 구멍 속 기압이 지표와 같다면 종단 속도는 시속 약 200km에 머물러, 1만 3000km를 나아가는 데 60시간 이상 걸린다. 게다가 중심에 가까워질수록 머리 위의 질량이 늘어나 아래로 향하는 중력이 약해지고, 중심에서 무중력이 되며, 그 너머에서는 반대 방향으로 끌어당겨진다. 그 때문에 감쇠하는 진자처럼 왕복한 뒤 중심에서 멈춰 버린다.

구멍을 진공으로 만들면 중심에서 시속 3만 5000km에 이르고, 브라질의 지표에서 정확히 속도 0이 된다. 내부의 밀도 변화를 고려하면 소요 시간은 약 38분이다. 비스듬한 구멍이라도 마찰이 없다면 어느 두 지점 사이든 약 40분이 된다. 거리가 짧을수록 중력의 방향이 구멍과 직각에 가까워져 가속이 작아지므로, 두 효과가 서로 상쇄되기 때문이다. 마지막으로 내레이터는 구멍을 뚫는다, 자전축을 바꾼다, 진공으로 만든다, 내열·내압 슈트를 만든다는 '간단한 4가지'를 꼽으며 마무리한다.

토성 고리의 기원은 밝혀지지 않았다. 40억 년도 더 전에 토성과 동시에 생겼다는 설과, 1억 5000만 년 이내에 생겼다는 설이 있으며, 둘 다 결정적인 근거가 부족하다. 어느 쪽이든 너무 가까이 다가간 천체가 찢겨 나간 잔해라는 견해가 유력하다. 초기 태양계에서는 그런 일이 일어나기 쉬웠다는 점이 오래된 기원설의 근거가 된다. 한편 고리의 얼음은 오염이 적어서, 수십억 년이 지났다면 더 많은 먼지를 뒤집어써 어두워야 한다. 극단적인 예로는 약 1500만 년 전에 형성되었다고 예상하는 연구도 있다. 고리의 입자는 최대 10m 정도이며, 미소 운석의 충돌이나, 태양풍에 의한 이온화와 자기장에 의한 포획으로 초당 400~3000kg씩 사라지고 있다. 약 3억 년 뒤에는 사라져 있을 가능성이 있다고 한다.

토성의 고리(가장 안쪽 D고리의 안쪽 지름 약 6만 7000km, E고리의 바깥 지름 약 48만 km)를 그대로 지구로 옮겨도, 두 가지 이유로 곧 사라진다. 하나는 물 얼음이 고체로 있을 수 있는 경계가 화성과 목성 사이에 있어서, 지구의 위치에서는 증발해 버린다는 것. 또 하나는 지구의 중력이 약해서, 그 거리에서는 입자가 모여 위성이 되어 버린다는 것이다. 실제로 거대 충돌로 생긴 고리에서 달이 태어났다고 여겨진다. 현실적인 지구의 고리는 암석으로 이루어지고, 안쪽 지름은 최대 약 1만 km, 바깥 지름은 최대 약 1만 8000km 정도이며, 바깥쪽은 달의 중력 때문에 농담이 주기적으로 바뀌는 구조가 될 것이라고 영상은 말한다.

고리가 있으면 밤이 완전히 캄캄해지는 일은 없다. 달빛으로 산란 시기를 정하는 산호나, 별하늘로 방향을 아는 쇠똥구리에게는 큰일이지만, 처음부터 고리가 있었다면 그런 생물은 애초에 태어나지 않았을지도 모른다. 인류에게는 지상에서의 천체 관측이 어려워지고, 발사도 초속 수 km로 날아다니는 입자를 피해야 하게 된다. 보기에 멋진 것이 그에 걸맞은지는 미묘하며, 고리는 토성의 특권으로 남겨 두는 편이 좋을지도 모른다고 내레이터는 결론짓는다.

쥐라기는 약 2억 년 전부터 1억 4500만 년 전까지의 시대로, 이름은 쥐라 산맥의 지층에서 유래한다. 앞뒤 경계는 대량 멸종으로 나뉘며, 조류도 이 시대에 처음 나타난 것으로 여겨진다. 티라노사우루스가 살았던 것은 약 6800만 년 전이므로, 쥐라기보다 현대에 더 가깝다. 쥐라기에서 경계해야 할 것은 전체 길이 10m에 시속 55km로 달릴 수 있었다는 예상도 있는 알로사우루스다. 기온은 현대보다 5~10도 높았고 빙상은 거의 없었다. 한편 이산화탄소 농도는 현재의 약 400ppm에 비해 1000~2000ppm이었다는 추산이 있으며, 1000ppm 정도로도 지적 활동이 저하되고 현기증이나 두통이 일어날 수 있다는 연구도 있다. 다만 이 영향에 대해서는 아직 확실한 결론이 나오지 않았다. 가장 큰 문제는 식량이다. 쌀, 밀, 옥수수, 감자, 과일 등의 속씨식물이 거의 존재하지 않고, 겉씨식물이나 양치식물만으로는 재배를 통한 생활이 어려워서, 소형 포유류나 곤충을 사냥할 수밖에 없다고 한다.

1억 년 전의 백악기는 산소 농도가 현재와 같거나 다소 높았고, 이산화탄소는 수백~1000ppm으로 쥐라기보다 지내기 수월했다. 인도는 섬이었고, 오스트레일리아와 남극은 이어져 있었다. 남극이 독립해 있지 않았기 때문에 얼음에 갇혀 있지 않았고, 해수면은 현재보다 200m나 높았다는 설이 있다. 북아메리카 대륙 중앙에는 얕은 바다가 생기려 하고 있었다. 평균 기온이 30도 부근이었다는 극단적인 예상도 있으며, 화산 활동도 활발했다. 스테고사우루스는 이미 멸종했고, 티라노사우루스와 트리케라톱스는 아직 나타나지 않았다. 대신 등에 1.5m의 돛을 가진 몸길이 14m의 스피노사우루스, 티라노사우루스보다 컸을 가능성이 있는 기가노토사우루스, 몸길이 30~35m의 아르헨티노사우루스가 있었다. 홍학 같은 부리를 가진 익룡 프테로다우스트로, 펠리컨 같은 아래턱을 가진 악어 스토마토수쿠스, 손톱깎이 같은 입을 가진 니제르사우루스 등, 영상은 생김새가 기묘한 생물도 소개한다. 벌과 나비가 수분을 맡기 시작하면서 그때까지 소수파였던 속씨식물이 늘어나는 시기였고, 볏과 식물의 초원은 아직 없었다. 백악기에는 세계 석유의 약 60%가 생성되었다고도 여겨진다.

약 6600만 년 전의 K-Pg 경계에서는 생물의 약 75%가 멸종한 것으로 알려져 있다. 전 세계 지층에 포함된 이리듐은 지표에는 거의 없지만 소행성에는 많이 포함되어 있어, 충돌의 증거가 되고 있다. 충돌 지점은 유카탄반도 앞바다다. 충돌층에서 나온 주걱철갑상어 화석의 뼈에는 나이테 같은 무늬가 있는데, 그 분석을 통해 충돌이 북반구의 봄이었다는 것이 밝혀졌다. 한편 소행성의 크기 추정은 10km에서 수십 km까지 폭이 있고, 에너지도 TNT 환산으로 수천만~1억 메가톤으로 정확히는 알 수 없다. 히로시마 원폭은 0.015메가톤, 역사상 가장 큰 핵폭탄인 차르 봄바도 50메가톤이다.

충돌 순간에는 태양보다 몇 배 밝은 불덩어리가 나타났고, 1800km 떨어진 곳에서도 기온이 100도를 넘었을 것으로 예상된다. 쓰나미는 최대 1500m로도 추정되며, 100km 이상 내륙까지 도달했고, 태평양 연안에서도 10m를 넘었다는 추산이 있다. 우주까지 솟구친 토사가 대기에 재진입하며 열을 내어 전 세계적으로 기온이 급상승했고, 식물이 자연 발화한 지역도 있었던 것으로 여겨진다. 북아메리카와, 그 반대편인 인도, 오스트레일리아에서는 대규모 산불이 일어났다. 게다가 충돌은 45~60도의 얕은 각도로, 석고(황산칼슘)를 많이 포함한 얕은 해저에 떨어졌다. 이것이 최악의 조건이었다고 영상은 말한다. 대량의 황과 그을음이 햇빛을 가렸고, 일설에는 1000억 t의 황이 방출되어 기온이 20도 이상 내려갔으며, 이상 기후는 30년가량 이어졌다. 광합성이 멈추면서 먹이 사슬이 무너졌다.

왜 공룡만 멸종했는지에 대해서는 확실한 답이 없다. 몸집이 커서 식량이 많이 필요한 항온 동물이었다는 설이나, 알에서 태어나기 때문에 어른과 새끼의 크기 차이가 커서 생태계에서의 역할이 나뉘어 있었던 탓에 취약했다는 설이 있다. 조류와 포유류가 살아남은 이유로도, 식물의 씨앗을 먹을 수 있었다는 설이나, 사체로 불어난 균류에 대해 포유류의 면역이 강했다는 설 등이 거론된다. 내레이터는 작가 래리 니븐의 '공룡이 멸종한 것은 우주 개발을 하지 않았기 때문'이라는 취지의 말을 인용하고, 10km급 충돌 확률을 100년당 1만분의 1로 보는 추산도 언급한다. 그러면서 현재의 인류에게는 10km의 소행성을 비껴가게 할 기술이 없다고 지적한다.

가까운 미래에는 달의 영향으로 지구의 자전이 느려져, 윤초로도 따라잡지 못해 시각 통일이 어려워진다고 한다. 약 1만 5000년 뒤에는 세차 운동으로 자전축의 방향이 반대가 되어, 북반구의 여름과 겨울의 태양과의 거리가 뒤바뀐다. 계절의 차이가 커져서, 약 1만 년 전과 마찬가지로 사하라 사막이 사바나가 될 것으로 추정된다. 2만 년 뒤에는 1986년 체르노빌 원전 사고의 오염 지역 전체가 문제없는 방사선량 수준으로 안정된다. 다만 문명을 붕괴시킬 수 있는 파국적 분화가 5200~4만 8000년 주기로 일어나고 있다는 2017년의 연구도 있다. 5만 년 뒤에는 빙하기가 올 것으로 예상되지만, 이산화탄소 배출로 5만 년 더 늦춰진다는 추산도 있다. 약 6만 4000년 뒤에는 시리우스가 남극성과 같은 위치에 오게 된다.

1만 년에서 100만 년 뒤 사이에는 베텔게우스나 안타레스가 초신성 폭발을 일으켜, 몇 달 동안 보름달에 맞먹는 밝기가 될지도 모른다. 생명에 영향이 미치는 것은 대략 30광년 이내로 여겨지며, 이 둘은 수백 광년 떨어져 있다. 다만 8400광년 떨어진 WR104는 100만 년 이내에 폭발해, 감마선 폭발이 지구를 직격할 가능성이 지적되고 있다. 발생 메커니즘은 잘 알려져 있지 않으며, 맞을 가능성은 낮다고 영상은 단서를 단다. 약 129만 년 뒤에는 글리제 710이 0.17광년까지 다가와 온 하늘에서 가장 밝은 항성이 된다. 이것이 오르트 구름에 있는 혜성들의 궤도를 어지럽혀, 일부가 안쪽으로 날아와 지구에 충돌할 우려가 있다.

1000만 년 뒤에는 아프리카 동부가 갈라져 대륙이 둘로 나뉜다. 그보다 이후의 예측은 모델에 따라 크게 다르며, 일본과 하와이의 충돌설도 판의 움직임이 역전되는 경우가 있어 단언할 수 없다고 한다. 어떤 모델에서는 5000만 년 뒤에 유럽과 아프리카가 충돌해 지중해가 사라지고, 페르시아만 위치까지 히말라야 같은 산맥이 생긴다. 남극의 빙상이 녹아 그린란드와 함께 해수면이 90m 상승하고, 8000만 년 뒤에는 현재의 하와이 제도가 가라앉으며, 2억 5000만 년 뒤에는 초대륙 판게아 울티마가 형성된다고 한다. 지구는 약 50억 년 뒤 적색 거성이 된 태양에 삼켜지며, 생명은 28억 년 뒤까지 존속할 수 있다고 추정하는 연구도 있다고 한다.

코마로프나 챌린저호의 사고는 대기권 안에서 일어난 것으로, 상공 100km 이상에서 사람이 사망한 예는 1971년 소유스 11호의 3명뿐이다. 귀환 시 장치의 오작동으로 고도 168km에서 선내 공기가 빠져나가 전원이 질식사했다. 1965년의 보스호드 2호에서는 우주복이 부풀어 해치에 들어갈 수 없게 되자, 비행사가 기지를 발휘해 공기를 빼고 귀환했다. 미르에서의 화재와 충돌, 2013년의 헬멧 내 침수도 아슬아슬했던 사례로 거론된다.

NASA는 공식적으로는 우주에서 사망자가 나왔을 경우의 매뉴얼이 없다고 밝히고 있다. 다만 국제우주정거장으로 향하는 훈련에는 승무원이 사망한 상황을 가정한 연습이 있다. 시신 처리와 귀환 수단을 검토하는 도중에 'SNS에 사고가 게시되어 기자에게서 연락이 왔다'는 정보가 추가되고, 공식 발표나 가족에 대한 연락까지 대응을 요구받는다. 이 훈련은 관계자들 사이에서 호평을 받고 있다고 한다. 정거장 안에서는 시신이 지상과 마찬가지로 부패해, 병원균이나 냄새가 승무원을 위협한다. 그래서 밀폐 봉투에 넣어 화물 구역에 두고 귀환 편을 기다릴 가능성이 높다. 우주에 버리는 것은 우주 쓰레기를 늘리기 때문에, 긴급 상황이 아니면 있을 수 없다고 한다.

우주복 없이 밖으로 나간 경우, 우주 공간은 영하 270도라도 열을 전달하는 물질이 없기 때문에 복사로만 체온을 잃는다. 체온이 0도 아래로 떨어지기까지 18시간 정도 걸린다는 추산이 있다. 액체 상태의 물은 안정적으로 존재할 수 없으므로, 시신은 결국 얼어붙은 미라처럼 되어 반영구적으로 떠다닌다. 수십 년이 걸리는 항성 간 항행 중에 사망자가 나오면 어떻게 할지는 기술적인 면뿐 아니라 법률이나 윤리의 면에서도 아직 아무도 답을 갖고 있지 않다. 내레이터는 이 문제를 해결하지 않는 한 인류는 우주 규모의 문명이라고 할 수 없을지도 모른다고 말한다.

블랙홀은 직접 관측할 수 없지만, 보이지 않는 무언가에 의해 찢겨 나간 천체나, 보이지 않는 천체끼리의 충돌로 생긴 중력파 등을 통해 그 존재는 확실시되고 있다. 충분히 떨어져 있으면 다른 천체와 다르지 않아서, 태양을 같은 질량의 블랙홀로 바꾸어도 행성의 공전은 달라지지 않는다.

태양의 5배 질량을 가진, 회전하지 않는 블랙홀의 경우 사건의 지평선의 반지름은 약 15km로, 도쿄 23구가 들어갈 정도의 크기밖에 되지 않는다. 100만 km 떨어진 지점에서도 중력은 지표의 약 70배다. 문제는 머리와 발에 걸리는 중력의 차이로, 키 170cm인 사람이 머리부터 떨어지면 2800km 지점에서 그 차이가 지구 중력의 10배를 넘는다. 이곳이 인간의 생존 한계로 여겨진다. 중심에서 20km에서는 불과 1mm의 차이로 1만 7000배가 되어, 몸이 가늘게 늘어난다. 이것이 '스파게티화'다.

한편 우리은하 중심에 있는, 태양의 430만 배 질량을 가진 궁수자리 A*에서는 사건의 지평선이 중심에서 약 1200만 km에 있으며, 그곳에서의 머리와 발의 중력 차이는 0.01% 정도에 불과하다. 떨어져 가다 보면 검은 구체를 도는 강착 원반이 보이고, 구의 위아래에도 원반이 보인다. 이는 뒤편 원반에서 나온 빛이 중력에 의해 휘어져 도달한 것이다. 원반은 수천 도에 이르며 자외선과 푸른 빛을 낸다. 회전하지 않는 경우 중심에서 3600만 km가 최소 안정 원궤도로, 그보다 안쪽에서는 물질이 안정적으로 돌 수 없다. 더 안쪽의 광자구에서는 이론상 자신의 뒤통수에서 나온 빛이 블랙홀을 한 바퀴 돌아 눈에 들어온다. 지평선 근처에서는 시간의 흐름이 극단적으로 느려지기 때문에, 바깥에서 보면 떨어지는 사람은 붉고 어두워지며, 지평선에서 멈춘 것처럼 보인 뒤 사라져 간다.

회전하는 블랙홀에서는 지평선에 '파이어월'이라 불리는 고에너지 영역이 있다는 설도 있다. 지평선 안쪽에서는 일반 상대성 이론의 식 위에서 시간과 공간의 역할이 뒤바뀌어, 중심의 특이점으로 향하는 것은 피할 수 없다. 탈출하려 하면 오히려 도달이 빨라진다고 한다. 특이점은 계산상으로는 밀도가 무한대가 되지만, 많은 과학자는 이를 계산의 산물로 보고, 일반 상대성 이론을 대신할 다른 이론으로 올바른 모습을 알 수 있을 것이라고 생각한다. 특이점이 실제로 어떻게 되어 있는지 현대 물리학은 답을 갖고 있지 않다. 영상은 그 미지의 장소까지 주인공을 데려가 스파게티화로 분해시키며 여행을 마친다.