공룡 멸종부터 우주의 시작까지: 바이엔스의 '만약'과 수수께끼 20편
VAIENCE バイエンス원문 언어 日本語
이 영상은 과학 채널 바이엔스(VAIENCE)의 여러 에피소드를 약 4시간 분량으로 묶은 것이다. 공룡, 고대 유적, 에너지, 우주 개발, 극지, 천체, 우주의 기원까지 약 20개의 주제를 다룬다. 모든 편은 "만약 한다면 어떻게 될까", "는 왜 인가"라는 질문을 던진 뒤, 가상의 '바이엔스 슈트'와 캐릭터 '미스터 바이엔스'를 활용한 사고실험으로 현장을 체험하게 하는 방식을 취한다. 그다음 연구 결과와 여러 학설을 소개하며 통설이 어디까지 근거가 있는지 검토한다. 아래에서는 각 편에서 이야기한 주장, 근거, 단서를 차례로 정리한다.
공룡이 멸종하지 않았다면
첫 번째 편은 많은 문화권에 용 전설이 있는 이유에 대해, 공룡 화석을 용의 뼈로 오인했다는 설을 소개하는 데서 시작한다.
영상의 설명에 따르면, 약 6600만 년 전 지름 10km~수십 km로 추정되는 소행성이 현재의 멕시코 유카탄반도 부근에 충돌해 지구 생물종의 약 75%가 멸종한 것으로 여겨진다. 멕시코만에 높이 1.5km의 쓰나미가 덮쳤다는 설이나, 충돌 지점에서 1800km 이상 떨어진 곳에서도 기온이 평균 155℃, 경우에 따라서는 500℃를 넘었다고 추정하는 연구도 소개된다. 그 후 황을 포함한 먼지가 지구를 뒤덮어 기온이 급격히 떨어지고 식물이 말라 죽었다. 초식동물이, 이어서 육식동물이 굶어 죽었고, 대량의 먹이가 필요한 대형종이 많았던 공룡은 멸종했다는 것이 유력한 설이라고 한다.
다만 영상은 조류가 공룡에서 갈라져 나온 것이므로 엄밀히 말하면 공룡은 멸종하지 않았다고도 지적한다. 그래서 "공룡이 멸종하지 않은 세계란 지금의 세계 그 자체"가 된다. 그러면 재미가 없으니, 미스터 바이엔스에게 소행성의 궤도를 바꾸게 하는 사고실험으로 넘어간다.
충돌이 없었다면 어떻게 되었을까. 영상은 공룡이 충돌 전부터 쇠퇴하고 있었다는 설이나, 인도에서 일어나던 지구 역사상 보기 드문 규모의 화산 활동이 영향을 미쳤다는 설이 있는 한편, 6600만 년 전 시점에 공룡은 모든 대륙에 진출해 있었고 종류도 역대 최고에 달했다는 연구도 있다고 소개한다. 그러면서 충돌이 없었다면 공룡의 기세를 완전히 꺾지는 못했을 가능성이 높다고 말한다.
크게 달라지는 것은 조류와 포유류의 진화라고 한다. 둘이 살아남은 이유로는 굴을 파고 숨을 수 있었다는 점, 먹을 수 있는 먹이의 종류가 다양해 기근의 시대를 버틸 수 있었다는 점이 꼽힌다. 그리고 공룡이 비운 생태적 지위를 채우듯 다양해졌다. 물새와 비슷한 생태였던 것으로 추정되는 할스카랍토르의 예를 들어, 공룡은 한때 현재 조류나 포유류의 역할까지 맡고 있었다고 한다. 게다가 포유류는 가까운 친척인 포유형류와 치열하게 경쟁하다가 멸종 이후의 급격한 환경 변화 덕분에 승리했다는 설도 있어, 충돌이 없었다면 어느 쪽이 이겼을지는 알 수 없다고 한다.
인류처럼 지능을 가진 생물이 태어났을지에 대해서는, 고도의 지능은 에너지를 대량으로 소비하기 때문에 반드시 유리하지는 않다고 보는 과학자가 많다며 의문이 남는다고 한다. 만약 탄생했다면 그 특징으로 색각을 든다. 많은 포유류가 두 가지 색만 구별할 수 있는 것은 야행성 시대의 흔적(야행성 병목)이며, 조류와 파충류는 네 가지 색, 인류는 세 가지 색을 구별한다. 공룡이 낮을 지배하는 세계의 인류는 2색각에 머물러 시야가 색 바랜 모습일지도 모른다고 추측한다. 한편 인류는 코끼리, 사자, 하마 등 위험한 동물과 이웃해 살아왔으므로 사냥당해 멸종할 정도는 아니었을 것이라고도 말한다.
공룡이 멸종한 날 무슨 일이 일어났나
이어지는 편은 중생대와 신생대를 가르는 K-Pg 경계의 '그날'을 체험하게 하는 구성이다. 당시에는 이산화탄소 농도가 높아 평균 기온이 지금보다 5~10℃ 높았던 것으로 여겨지며, 공룡은 남극 대륙을 포함한 모든 대륙에 진출해 있었다.
충돌의 증거로 제시되는 것은 전 세계 지층에 남아 있는 이리듐이다. 이리듐은 무거워서 지구가 형성될 때 지하로 가라앉아 지표에는 거의 존재하지 않지만, 소행성에는 비교적 많이 포함되어 있다. 또 철갑상어 등 당시 물고기의 뼈에는 계절별 성장 차이로 생긴 나이테 같은 무늬가 있어, 충돌층에서 나온 화석을 분석한 결과 충돌이 북반구의 봄이었다는 사실이 밝혀졌다고 한다.
한편 풀리지 않은 점도 남아 있다. 소행성 크기의 추정치는 10km~수십 km로 폭이 넓고, 충돌 에너지도 TNT 환산으로 수천만~1억 메가톤으로 정해지지 않았다. 영상은 히로시마 원자폭탄이 0.015메가톤, 차르 봄바가 50메가톤이라는 점과 비교하며, 차원이 다른 규모였다는 것만은 확실하다고 한다.
충돌 직후의 모습은 다음과 같이 묘사된다. 태양보다 몇 배 밝은 불덩이가 나타났고, 1800km 떨어진 곳에서도 기온이 100℃를 넘었다. 바다에 충돌하면서 생긴 쓰나미는 최대 1500m로 예상되며 해안선에서 100km 이상 내륙까지 도달했고, 태평양 연안에서도 10m를 넘었다는 추산이 있다. 우주까지 솟구친 토사는 전 세계에 쏟아져 내리면서 대기를 압축하며 재진입해 열을 냈다. 그 총에너지가 TNT 환산으로 2000만 메가톤이라는 설이 있으며, 북아메리카와 충돌 지점의 반대편에 해당하는 오스트레일리아와 인도에서 대규모 산불이 일어난 것으로 여겨진다.
영상은 이 소행성이 "최악의 위치에 최악의 형태로" 떨어졌다고 강조한다. 크레이터의 지반 밀도로 보아 45~60도의 얕은 각도로 충돌했을 가능성이 높은데, 이 각도에서는 암반이 대기 중으로 더 많이 방출된다. 게다가 얕은 바다의 해저에는 황산칼슘이 주성분인 석고가 많아 황을 포함한 먼지가 대량으로 솟구쳤다. 이것이 성층권에서 반응해 햇빛을 가렸고, 산불의 그을음까지 더해졌다. 1000억 톤의 황이 방출되어 기온이 20℃ 이상 떨어지고 이상 기후가 30년가량 이어졌다는 설도 있다. 시뮬레이션에서는 식물이 말라 죽어 식량 위기가 반년만 이어져도 먹이사슬이 붕괴하는 것으로 나타난다.
왜 공룡은 멸종하고 다른 동물은 살아남았는지에 대해, 영상은 인류가 아직 명확한 답을 갖고 있지 않다고 말한다. 공룡 쪽 설명으로는 몸집이 크고 온혈이라 많은 먹이가 필요했다, 난생이라 성체와 새끼의 크기와 생태계에서의 역할이 크게 달라 환경 변화에 취약했다 등이 거론된다. 살아남은 쪽에 대해서는 식물의 씨앗을 먹이로 삼을 수 있었다, 사체가 대량으로 생기면서 균류가 번식해 면역력이 강한 포유류가 유리했다 등의 설이 소개된다.
마지막으로 영상은 SF 작가 래리 니븐의 "공룡이 멸종한 것은 우주 개발을 하지 않았기 때문이다"라는 말을 인용한다. 10km급 소행성 충돌은 100년당 1만분의 1이라는 추산이 있으며, 현재의 기술로는 관측은 할 수 있어도 궤도를 바꿀 수는 없다고 마무리한다.
포인트 니모: 육지에서 가장 먼 바다
포인트 니모는 전 세계 바다에서 육지로부터 가장 먼 지점이다. 1992년 크로아티아계 캐나다인 측량 기술자 흐르보예 루카텔라가 프로그램으로 계산해 낸 것으로, 현지를 직접 방문한 것은 아니다. 이름은 라틴어로 '아무도 아닌'을 뜻하는 니모와 『해저 2만 리』의 네모 선장에서 따왔다. 2018년 연구에서는 위치가 대략 남위 49도, 서경 123도로 제시되었다. 가장 가까운 육지는 듀시섬, 모투누이섬, 마허섬으로, 모두 약 2700km 떨어져 있다. 영상은 일본의 미야코지마에서 왓카나이까지의 직선거리(약 2720km)를 반지름으로 하는 원을 예로 들어, 그 안쪽에 육지가 전혀 없는 고독함이라고 설명한다. 가장 가까운 사람은 이스터섬 주민이거나 상공 약 400km를 지나는 국제우주정거장의 승무원이 된다.
그렇다고 해서 이곳을 찾은 사람이 없는 것은 아니다. 세계 일주 요트 레이스가 근처를 지나가고, 소수이긴 하지만 화물선도 부근을 항해한다. 배로 도달한 최단 기록은 15일 10시간 37분이라고 한다. 거친 남태평양을 빠져나오면 남태평양 환류 안쪽에서 바람도 파도도 잔잔해진다. 수온은 연평균 7℃, 수심은 약 4km로, 수영은 권하지 않는다고 한다.
생물 역시 환류와 육지에서 먼 거리 탓에 바닷물에 영양분이 부족해 플랑크톤이 적고, 마린 스노도 적다. 해저 미생물은 환류 바깥쪽의 1000분의 1~1만분의 1 정도밖에 없어 "지구 바다에서 가장 죽어 있는 곳"으로 표현되기도 한다고 한다. 한편 열수 분출공 주변에는 햇빛에 의존하지 않는 생태계가 있어 '예티 크랩'이라 불리는 갑각류 키와가 발견되었다. 또 이곳은 임무를 마친 인공위성을 떨어뜨리는 장소이기도 해서 옛 소련의 미르 등이 낙하했다. 국제우주정거장도 2031년에 이 부근으로 떨어뜨릴 계획이 있어 '인공위성의 무덤'이라고도 불린다.
고래상어에게 잡아먹힌다면
세계에서 가장 큰 물고기인 고래상어는 일반적으로 10m 안팎, 최대 20m 정도까지 자란다. 영상은 먼저 생식 방식을 다룬다. 대부분의 물고기는 체외 수정을 하지만, 고래상어는 수컷이 클래스퍼라고 불리는 생식기를 삽입하는 체내 수정을 하며, 클래스퍼는 두 개다. 1995년 대만에서 발견된 어미 상어의 사례에서는 받은 정자를 저장해 두고 조금씩 사용하며 임신을 반복하고 있을 가능성이 제시되었다고 한다.
본론인 "잡아먹힐 수 있는가"에 대한 영상의 답은 '아니다'이다. 고래상어는 플랑크톤을 먹으며 성격도 온순하다. 입 안에는 8000개가 넘는 작은 이빨이 있지만 쌀알보다 작고 퇴화했으며, 몸집이 큰 인간이 들어가도 뱉어 낼 뿐이라고 한다.
그래서 사고실험으로 미스터 바이엔스를 1cm 정도로 줄여 크릴에 태운 뒤 삼키게 한다. 바닷물과 함께 빨려 들어간 플랑크톤은 새파로 걸러지고, 농축되어 지름이 몇 cm밖에 안 되는 가는 식도로 보내진다. 위에서는 크릴이 분해된다. 고래상어는 수면의 먹이를 빨아들이기 위해 몸을 수직으로 세우고 헤엄치기 때문에 식사 중 위 속은 계속 흔들리게 된다. 장에는 소화 흡수 효율을 높이기 위한 나선형 주름이 있어, 안을 떠다니는 자는 그 주름에 부딪히며 나아간다. 게다가 항문으로 장을 뒤집어 내보내 소화되지 않은 것을 씻어 내는 행동도 있다고 한다. 이를 견뎌 내면 마지막에는 총배설강을 통해 변과 함께 배출되며 여행이 끝난다.
모아이 석상은 왜 만들어졌나
이스터섬은 가장 가까운 유인도(인구 50명 미만의 핏케언섬)까지 약 2000km 떨어져 있다. 영상에 따르면 모아이 석상은 서기 1200년경부터 만들어지기 시작했고, 전성기는 1500년경이라는 설이 유력하다. 대부분은 섬의 화산 분화구 부근의 무른 바위를 깎아 만들었다. 머리만 있는 것처럼 보이는 석상도 대부분은 상반신이 흙에 묻혀 있을 뿐이며, 예전에는 산호와 흑요석으로 만든 눈이 끼워져 있었던 것으로 여겨진다. 평균적인 크기는 높이 약 4m, 무게 약 10t이며, 높이 약 10m, 무게 80t에 육박하는 것도 있다.
운반 방법은 확실하지 않지만, 머리에 밧줄을 걸고 세운 채로 좌우로 흔들며 옮겼다는 학설이 있다. 비교적 작은 석상이라면 18명 정도로 먼 거리를 옮길 수 있다고 한다. 이는 "모아이는 걸어서 제단까지 이동했다"는 원주민의 전승과도 잘 맞아떨어진다고 한다.
건조 이유는 신앙과 정치 양면에서 설명된다. 모아이는 조상을 형상화한 것으로, 정식 방법으로 만들면 영적인 힘이 깃든다고 여겨졌기 때문에 주민을 지켜보듯 내륙을 향해 세워졌다. 밭에 풍요를 가져다준다고 믿었는데, 실제로 바위를 깎는 과정에서 주변 토양에 비료 성분이 더해져 작물이 잘 자랐을 가능성이 있다는 연구도 최근 보고되었다고 한다. 정치적으로는 도쿄 23구의 4분의 1 정도 되는 섬에 적어도 두 개의 세력이 공존하고 있었다. 모아이는 권력자의 상징이었을 가능성이 있으며, 많은 전문 기술자를 동원해 만들게 하는 것 자체가 지배자의 힘을 보여 주는 역할을 했다고 한다.
후반부에서는 잘 알려진 '문명 붕괴설'을 검토한다. 21세기 초에 제기된 가설에 따르면, 모아이를 만들기 위해 숲을 지나치게 베어 토양이 유실되었고, 식량 위기와 인구 급감이 일어났으며, 신앙도 잊혔다. 이 이야기는 지구 전체의 환경 문제에 대한 경고로 이야기되었고 일본 교과서의 소재가 되기도 했다.
그러나 영상은 이 설에 반론이 많다는 점을 소개한다. 숲이 있었다는 것, 인간이 상륙한 뒤 숲이 사라졌다는 것, 1500년경에 강수량이 줄었을 가능성이 있다는 것은 사실이라 하더라도, 원주민 후손의 유전자를 조사한 연구에서는 극단적인 인구 감소는 생각하기 어렵고 서양인이 오기 전까지 인구는 완만하게 늘었을 가능성이 높다고 한다. 모아이와 제단이 18세기까지 만들어졌다는 설도 있다. 사회를 무너뜨린 것은 서양인이 들여온 전염병과 노예사냥이라는 설에 따르면, 1860년대에 1000명 이상이 끌려갔고 1870년대에는 원주민이 100명 정도밖에 남지 않았다고 한다. 숲이 사라진 것도 인간과 함께 상륙한 쥐의 영향이 더 컸다는 것이 최근의 주류 견해라고 한다. 영상은 논리적으로 보이는 설명이라도 사실인지 확인할 필요가 있다고 말하며, 과거를 단순화하지 않고 배우는 것이 미래의 선택지를 넓힌다고 끝맺는다.
기자의 대스핑크스
대스핑크스는 전체 길이 73m, 높이 20m로, 수백만 개의 돌을 쌓은 피라미드와 달리 기자 고원의 통바위 석회암을 깎아 만들었다. 바위는 지질학적으로 세 층으로 나뉘며, 발은 아래층, 몸통은 무른 바위와 단단한 바위가 번갈아 겹친 중간층, 머리는 단단한 위층으로 만들어졌다. 영상은 세밀한 가공이 필요한 머리에 풍화가 덜한 단단한 층을 사용한 점에서 장인들의 궁리를 엿본다. 반면 몸통은 풍화가 진행되었다. 중간층의 바위는 앞에 지을 예정이던 두 신전의 석재로도 쓰였지만, 신전은 미완성인 채로 방치되었다고 한다.
약 4500년 동안 스핑크스는 모래에 묻혔다가 파내지기를 반복했다. 19세기 초의 그림에서는 어깨까지 모래에 묻혀 있다. 몸통의 풍화로 강수량을 추정해 7000년 이상 전에 지어졌다고 주장하는 과학자도 있지만, 대부분의 고고학자에게는 상대도 되지 않으며, 3대 피라미드와 같은 시기라는 설이 주류다.
건조자는 카프레 왕이라는 설이 주류이며, 그 근거가 몇 가지 제시된다. 얼굴이 카프레 왕을 닮았다고 하는 것(다만 아버지인 쿠푸 왕을 닮았다는 사람도 있어 이것만으로는 불충분하다). 카프레 왕의 피라미드가 스핑크스 바로 뒤에 있다는 것. 춘분과 추분의 해 질 녘에 앞쪽 신전에서 보면 스핑크스의 어깨와 피라미드 밑자락 위치로 해가 진다는 것.
후대와의 관계도 소개된다. 약 3400년 전 투트모세 4세는 대대적인 보수를 하고 3.6m의 비석을 세웠다. 비문에는 그가 왕자 시절 스핑크스의 그늘에서 낮잠을 자고 있을 때, 태양신이 스핑크스의 모습으로 나타나 모래에서 파내 주면 왕으로 만들어 주겠다고 말했다고 적혀 있다. 왕위 계승 순위가 1순위가 아니었던 투트모세 4세가 즉위에 권위를 더하는 데 이용한 것으로 여겨진다. 돌로 만든 수염을 붙였다고도 여겨지며, 1817년에 앞발 부근에서 수염의 일부가 발견되었다.
사라진 코에 대해서는, 나폴레옹 군대의 포격설은 18세기 전반에 이미 코가 없는 그림이 있어 시기가 맞지 않는다고 한다. 유력한 것은 14세기 후반설로, 농민들이 풍요를 빌며 공물을 바친 것에 분노한 이슬람교도가 코를 깎아 냈다고 한다.
카르다쇼프 척도
우주 문명의 발전 정도를 에너지 소비량으로 측정하자는 제안은 옛 소련의 천문학자 니콜라이 카르다쇼프가 1964년에 했다. 어떤 문명도 물리 법칙을 무시할 수 없고 에너지 변환 효율은 100%가 될 수 없으므로, 배출된 에너지를 관측하면 다른 문명을 찾을 수 있다는 것이 카르다쇼프의 주장이었다.
원래 척도는 세 단계로, 유형 1은 당시의 지구에 가까운 문명, 유형 2는 항성의 에너지를 이용하는 문명, 유형 3은 은하 규모의 에너지를 얻는 문명이다. 다만 유형 1의 기준은 1964년의 지구에 맞춘 것이라 현재와는 차이가 있고, 유형 2도 항성에 따라 값이 크게 달라진다. 카르다쇼프 자신도 논문에서 잠정적인 척도라고 명시했다고 한다. 현재 자주 쓰이는 것은 칼 세이건이 제안한 "소비 전력(W)의 로그에서 6을 빼고 10으로 나누는" 식이다. 이 식에서는 10의 16제곱 W가 유형 1이 된다.
이 식에 대입하면 지구에 도달하는 태양 에너지를 모두 쓰는 문명은 약 1.1, 현재 인류는 0.7을 조금 넘는 정도로, 유형 1에 이르려면 에너지를 약 500배로 늘려야 한다. 그래도 전 세계 에너지 소비는 매년 1~2%씩 늘고 있어 2371년에 유형 1에 도달한다는 연구가 있다고 한다. 영상은 화석 연료를 적극적으로 쓰면 더 빨라질지도 모르지만, 그 경우 기후 변화로 인한 문명 붕괴를 걱정하는 편이 낫다고 덧붙인다.
유형 2는 유형 1의 100억 배의 에너지를 쓴다. 태양의 모든 에너지를 쓰면 2.0을 약간 넘는다. 이런 문명은 항성 주위에 다이슨 구 같은 구조물을 만들 것으로 상정되며, 그것이 "크리스마스트리 장식처럼" 빛나고 있을 것이라는 한 천문학자의 표현과, 적외선원을 찾으면 발견할 수 있다는 프리먼 다이슨의 주장이 소개된다. 유형 2에게 존속의 위기는 가까운 초신성 폭발 정도밖에 없다고 한다. 유형 3(10의 36제곱 W)은 그것조차 막을 수 있으며, 항성의 수가 줄어든 먼 미래에는 블랙홀 주위에 다이슨 구를 만들 가능성도 있다고 한다.
다만 유형 3이라도 광속의 벽은 넘을 수 없다. 우리은하의 지름은 약 10만 광년이다. 제안된 것은 도달한 항성계의 자원으로 자신의 복제본을 만들며 퍼져 나가는 자기 복제 우주선으로, 50만 년 정도면 은하 전체를 뒤덮을 수 있다고 추정된다. 영상은 마지막으로, 미숙한 문명을 발견한 기계가 위성 위에서 휴면하다가 그 문명이 위성에 도달하면 깨어난다는, 그런 로봇이 달에서 잠들어 있을 가능성도 제로는 아니라는 공상으로 마무리한다.
핵전쟁이 일어난다면
영상은 서두에서 2022년 시점에 전 세계에 약 1만 3000발의 핵무기가 있는 것으로 추정된다고 말한다. 핵전쟁 직전까지 갔던 사례로 다루는 것은 1962년 쿠바 미사일 위기다. 미군의 폭뢰에 쫓기던 소련 잠수함은 핵무기를 싣고 있었고, 장교 3명 전원이 찬성하면 발사할 수 있는 체제였다. 함장과 다른 1명은 찬성했지만 바실리 아르히포프가 단호히 거부했다. 에어컨이 고장 나 뜨거워진 함내에서 격론이 벌어진 끝에 거부가 받아들여졌고, 잠수함은 부상했다고 한다.
영상은 한 번이라도 핵을 사용하면 보복의 연쇄는 피할 수 없다고 보는 전문가가 많다고 한다. 러시아에는 '죽음의 손'이라는 별칭의 자동 보복 시스템이 있는 것으로 알려져 있고, 미국에도 즉응 태세가 있다.
구체적인 예로 소개되는 것은 프린스턴 대학교가 2019년에 발표한 시뮬레이션 '플랜 A'다. 러시아가 독일·폴란드 국경 부근의 군사 거점에 1발을 쏘고, NATO가 1발로 보복한다. 다음으로 러시아가 300발, NATO가 180발을 쏘아 약 3시간 만에 사상자는 260만 명. 미국이 러시아의 핵 관련 시설에 600발을 쏘고 러시아도 미국 본토로 반격해 45분 만에 340만 명. 마지막 국면에서는 양측이 상대의 대도시를 겨냥해 45분 만에 8530만 명. 합계 약 5시간 사이에 사망자 3410만 명, 부상자 5740만 명으로 추정되었다.
이 숫자가 생각보다 작아 보이는 이유로 영상은 세 가지를 든다. 마지막 단계까지 도시를 겨냥하지 않는다는 가정이라는 점, NATO와 러시아로 한정된 전쟁이라는 점, 핵폭발로 인한 직접적인 사상자만 셌다는 점이다. 더 심각한 것은 도시 화재로 인한 그을음이라고 한다. 2019년 콜로라도 대학교의 연구에서는 1억 5000만 톤의 그을음이 몇 년 동안 상공에 머물러 북반구 대부분에서 기온이 20~30℃ 떨어지고, 핵전쟁 후 5년간의 식량 생산(칼로리 기준)이 중국, 프랑스, 러시아, 영국, 미국에서 97% 이상, 나라에 따라서는 99% 이상 감소한다는 결과가 나왔다. 가장 먼저 곤란해지는 것은 일본, 한국 등 식량 자급률이 낮은 나라로, 폭발 자체보다 굶주림으로 숨지는 사람이 더 많을 것이라고 한다. 오존이 75% 정도 줄어든다는 추산도 있다. 영상은 2022년 1월에 미국, 러시아, 중국, 프랑스, 영국 정상이 핵전쟁 방지 공동성명을 발표했다는 점을 언급하며, 그것이 말뿐으로 끝나지 않기를 바란다고 맺는다.
핵융합 발전이 실용화된다면
핵융합은 같은 무게의 연료당 화석 연료의 2000만~1억 배의 에너지를 낸다는 추산이 있다. 이산화탄소를 배출하지 않고, 연료는 물에서 얻을 수 있을 가능성이 있으며, 반응을 멈추기 쉬워 중대 사고의 가능성도 낮은 것으로 여겨진다.
어려움의 근본은 양전하를 띤 원자핵끼리의 반발이다. 지구에서 핵융합을 일으키려면 적어도 1억 도가 필요하다고 하는데, 그것을 견딜 수 있는 고체는 없다. 그래서 플라스마를 강력한 자기장에 가두는 자기 가둠 방식과, 연료 펠릿에 레이저로 충격파를 일으키는 관성 가둠 방식이 연구되고 있다. 전자에서는 1997년 유럽의 JET가 에너지비 0.67을 달성했고, 일본도 참여하는 ITER가 후속으로 개발 중이다. 후자에서는 2022년 미국의 국립점화시설(NIF)이 1.5배를 달성했다고 보도되었고, 민간 기업의 참여도 잇따르고 있다.
그래도 영상은 실용화의 장벽이 아직 높다고 한다. 발생한 에너지를 전력으로 바꾸는 효율은 100%가 될 수 없으며, 자기 가둠 방식의 비율에는 자석에 드는 에너지가 포함되어 있지 않다. 이를 제하고도 경제적으로 성립할 수 있는지가 문제라고 한다.
실용화되었을 경우의 영향으로는 우선 기후 대책에는 늦는다고 지적한다. 산업에서 나오는 이산화탄소의 절반가량은 발전과 난방에서 비롯되지만, 1.5℃ 목표를 위해서는 2030년까지 43%를 줄여야 하므로, 빨라도 수십 년 뒤에나 실현될 핵융합으로는 너무 늦다는 것이다. 또 핵융합 자체는 수명이 긴 방사성 폐기물을 만들지 않지만, 연료에 따라서는 대량의 중성자가 나와 주변을 둘러싼 물질이 방사화될 우려가 있다. 한편 중수소만 쓰는 방식이 실용화되면 연료를 바닷물에서 얻을 수 있어 석유나 물을 둘러싼 분쟁이 줄고, 해수 담수화도 현실적이 될지 모른다. 영상은 ITER가 한 참가국의 침략 행위로 인해 향후 기여가 위태로워졌다는 점도 언급하며, 핵융합으로 분쟁이 줄어든다면 그 후 인류의 발전을 기대할 수 있다고 말한다.
영구기관이 완성된다면
1812년 필라델피아의 찰스 레드헤퍼는 '영구기관'을 공개하고 관람료를 받았지만, 사기였다. 영상은 먼저 물리학에서의 일(힘×이동 거리, 1kg을 1m 들어 올리면 약 9.8J)과 에너지(일을 할 수 있는 능력)를 정의한다. 그러고 나서 영구기관을 "외부로부터 에너지 공급 없이 외부에 영원히 일을 하는 장치"로 정의한다. 풍력은 태양 에너지에서 비롯되므로 해당하지 않고, 우주에서 관성 운동하는 물체도 에너지를 꺼내면 감속하므로 해당하지 않는다. 다빈치도 추를 이용한 바퀴를 구상했지만 성공한 예는 없다. 열역학 제1법칙(에너지 보존)과 제2법칙(열은 고온에서 저온으로 흐른다)에 어긋나기 때문이라고 설명한다.
그래도 사고실험으로 완성시키면, 영구기관으로 또 영구기관을 만들어 연료 없이 무제한의 에너지를 얻을 수 있다. 해수 담수화나 운송은 쉬워진다. 납이나 비스무트에 탄소나 네온의 원자핵을 고속으로 충돌시키면 일정 확률로 금이 만들어지므로 자원 부족도 해결되는 방향으로 나아간다.
영상이 강조하는 것은 그 영향이 우주 전체에 미친다는 점이다. 에너지를 무에서 만들어 낼 수 있다면 에너지와 등가인 물질도 늘어난다. 현재 유력한 우주의 미래는 빅 프리즈이지만, 수십억 년 이상 뒤에는 늘어난 물질의 중력이 팽창을 이겨 우주가 수축으로 돌아설 가능성도 생각할 수 있다고 한다.
사하라 사막을 태양광 패널로 덮는다면
사하라 사막은 면적이 약 900만 km²로, 일본의 약 24배에 해당한다. 중심부나 동쪽 지역에는 연간 강수량이 0.5mm인 곳도 있다. 연간 일조 시간은 일본의 1600~2400시간에 비해 3600시간 이상, 곳에 따라서는 4000시간 이상으로 태양광 발전에 적합하다. 태양광 패널의 효율도 오랫동안 10%대였지만 2022년 시점에는 20% 이상이 주류가 되었고, 가격도 크게 떨어졌다고 한다.
태양광 1kW/m², 효율 20%, 연간 3600시간으로 가정하면 연간 648만 TWh가 된다. 고온으로 인한 효율 저하(1℃당 0.4~0.5%)나, 모래 때문에 한 달 만에 효율이 19% 떨어진다는 데이터를 고려해 절반으로 잡아도 324만 TWh로, 인류의 연간 소비량(가령 17만 3000TWh)을 크게 웃돈다.
그러나 영상은 이야기가 그렇게 단순하지 않다고 이어 간다. 2016년 연구를 바탕으로 하면 제조 시 배출량은 1kWh당 이산화탄소 환산 약 20g으로, 사하라 전체로는 약 1.5조 톤, 현재 인류 배출량의 약 37년분이 된다고 한다. 또 모래보다 패널이 햇빛을 더 많이 흡수하기 때문에 주변이 따뜻해진다. 사하라의 최대 50%를 패널로 바꾼 시뮬레이션에서는 지구의 평균 기온이 0.4℃ 정도 오르고, 북반구 고위도에서는 2℃를 넘는 곳도 있으며, 아마존의 강수량이 연간 수백 mm 줄어든다고 한다. 게다가 사하라는 여러 나라에 걸쳐 있어 정세 불안이나 테러에 대한 우려도 있다(2016년 알제리의 가스 시설이 공격당한 사례). 현지 자원을 다른 지역을 위해 쓰는 것에 대한 반발도 많다고 한다. 영상은 실현을 위해서는 기술뿐 아니라 사회의 변혁이 필요하다고 결론짓는다.
몬티셀로 댐의 '글로리 홀'
캘리포니아주 나파 카운티의 몬티셀로 댐에는 수위가 일정 이상이 되면 물을 흘려보내는 거대한 댐 구멍이 있는데, 나팔꽃의 영어 이름에서 따와 '글로리 홀'이라고 불린다. 좁은 협곡이라 다른 방류 설비를 둘 곳이 없어서, 건설 중에 강물을 우회시킨 수로에 연결해 만들었다. 가장 넓은 부분의 지름은 22m로, 세계 최대급이다.
빨려 들어간 사람은 1997년의 여성 한 명뿐이라고 한다. 주변 사람들의 외침에 응하지 않고 다가갔다가 20분가량 가장자리에 매달려 있던 끝에 떨어졌다. 다만 영상은 이 구멍이 무턱대고 위험한 것은 아니라고도 말한다. 구멍이 작동하는 것은 지난 60년간 25회 정도(마지막은 2019년)이며, 주변에는 수영 금지 통제선이 있다. 사고 당일의 수위는 10cm 이하로 추정되며, 여성이 스스로 떨어졌다는 소문도 있다고 한다.
사고실험에서는 비를 내리게 해 수위를 최대로 만들어 초당 137만 리터가 흘러드는 상태로 만든다. 유선형 구멍은 소리를 내지 않아 가까이 가기 전까지는 조용해 보이지만, 수면이 비탈이 된 지점에 들어서면 빨려 들어가는 것은 확정이다. 내부는 지름 22m에서 가장 좁은 8.5m까지 좁아지며, 낙차 60m, 경사 84도다. 세계에서 가장 높은 워터 슬라이드(높이 51m, 경사 60도)와는 비교도 되지 않는다. 그 후 수평으로 뻗은 우회 터널에 내동댕이쳐져 목숨을 잃는다고 한다. 물이 흐르지 않는 시기에 이 터널은 지역 젊은이들이 스케이트보드 연습에 쓰고 있다. 2019년에는 빨려 들어간 가마우지가 방수로 출구에서 총알처럼 튀어나왔다는 보도도 있었다. 물은 퓨타 크릭으로 흘러가며, 1997년 여성의 시신도 하류에서 발견되었다.
우주왕복선은 왜 퇴역했나
2011년 7월 21일 애틀랜티스호의 착륙으로 우주왕복선은 30년, 135회의 임무, 총비행거리 약 8억 7000만 km의 운용을 마쳤다. 후속 기체는 없었고, 미국은 우주비행사를 보낼 수단을 잃었다. 우주왕복선은 날개가 달린 궤도선, 2기의 고체 연료 보조 로켓, 주황색 외부 연료 탱크로 구성되었으며, 허블 우주망원경의 발사와 수리, 국제우주정거장 건설 등의 실적을 남겼다.
영상은 직접적인 이유를 세 가지 든다. 첫째는 비용이다. NASA는 1970년대 초 연간 50회 안팎, 1회 1500만 달러로 발사할 수 있다고 의회에 설명했다. 그러나 실제로는 모양이 모두 다른 약 2만 4000장의 내열 타일을 손으로 교체해야 했고, 엔진을 분해 검사해야 했으며, 바다에 떨어진 보조 로켓을 회수해 세척해야 했고, 외부 탱크는 일회용이었다. 연간 비행 횟수는 1985년의 9회가 최고였고 평균은 4~5회였다. 1회당 비용은 가동 기간 기준 약 12억 달러, 중단 기간을 포함하면 15억 달러가 되었다는 추산이 있다고 한다.
둘째는 안전성이다. 1986년 챌린저호는 보조 로켓 이음매의 O링이 저온에서 굳은 것이 원인이었는데, 기술자들이 반대했는데도 발사가 강행되어 73초 후 폭발했다. 2003년 컬럼비아호는 떨어져 나간 단열재가 날개 앞전의 RCC 패널을 손상시켜 귀환 중 공중분해되었다. 단열재 낙하는 거의 매번 일어나고 있었는데도 관리 부서는 허용 가능한 위험으로 방치했다고 조사위원회는 결론지었다.
셋째는 정치적 판단이다. 2004년 1월 부시 대통령이 우주 탐사 비전을 발표하며, ISS 완성과 함께 우주왕복선을 퇴역시키고 달·화성 계획에 자원을 돌리는 방침을 내놓았다. 당시 우주왕복선은 NASA 예산의 약 4분의 1을 차지하고 있었다.
근본적인 원인으로 영상이 드는 것은 1970년대의 정치 사정이다. 아폴로의 성공 이후 국위 선양의 동기가 약해졌고, 베트남 전쟁으로 재정이 악화되어 있었다. NASA가 원래 구상한 것은 두 단 모두 활주로로 돌아오는 완전 재사용 2단식 우주선이었지만, 개발비가 크게 깎이면서 "아무것도 만들지 않을 것인가, 타협해서 만들 것인가"의 선택에서 후자를 택했다. 그 결과 멈출 수 없는 고체 연료 로켓이 채택되었고, 너무 거대해 한 번에 운반할 수 없어 이음매가 생겼는데, 그것이 챌린저호 사고의 원인이 되었다. 발사 빈도가 떨어지면 비용이 오르고 현장은 더욱 압박받는 악순환에 빠졌다고 한다.
영상은 챌린저호 사고 보고서의 "성공적인 기술을 위해서는 현실이 홍보보다 우선해야 한다. 자연은 속일 수 없기 때문이다"라는 문장을 인용하며, 예산이라는 경제적 측면 또한 현실이라고 덧붙인다. 마지막으로 2026년 4월 2일(일본 시간)에 발사된 아르테미스 2호의 SLS 로켓에 장착된 RS-25 엔진 4기 중 3기가 우주왕복선에서 쓰였던 것이라는 점을 언급하며, 우주왕복선의 엔진은 아직도 우주를 날고 있다고 맺는다.
지하 도시를 만든다면
도입부에서는 사이타마현 가스카베시의 수도권 외곽 방수로(지하 50m)를 예로 들어 인류는 이미 지하에 거대 시설을 만들 수 있다고 말한다. 실제로 사람이 살았던 예로는 튀르키예의 데린쿠유 지하 도시(최심부 85m 이상, 2만 명 수용, 수천 년 전부터 1920년대까지 사용, 주로 피난처)와 오스트레일리아의 쿠버페디(인구 2000명 안팎, 절반 이상이 '더그아웃'이라 불리는 지하 주거에 거주)가 소개된다.
가장 큰 장점은 온도의 안정이다. 지하는 1km마다 약 25℃씩 올라가지만, 그보다 충분히 얕으면 1년 내내 쾌적한 온도가 유지된다. 쿠버페디는 지상이 겨울에 2~3℃, 여름에 50℃ 이상이 되는 데 비해 더그아웃은 19~25℃로 자연스럽게 유지되며, 지상에 살면 전기료가 비현실적인 수준이 된다고 한다. 전 세계 에너지 소비의 10~15%가 실내 온도 조절에 쓰인다고 하니 절약 효과가 크다. 지하는 소형 모듈 원자로의 설치 장소 후보로도 거론된다.
문제도 많다. 환기가 어렵고(데린쿠유에는 환기구가 50곳 이상 있다), 암반에서 나오는 방사성 기체 라돈이 지상의 몇 배에 달해 폐암 위험을 높인다. 습기로 곰팡이가 생기기 쉬워, 건조한 쿠버페디와 달리 일본에서는 큰 문제가 된다. 건설비는 지상 고층 빌딩의 약 2배라는 추산이 있고, 화재 시에는 연기가 빠르게 퍼지며, 홍수에는 극도로 취약하다. 햇빛이 없다는 것도 심각해서, 세로토닌과 비타민 D 부족으로 우울증, 뼈와 수면의 이상을 초래할 우려가 있다고 한다.
한편 지상의 혼잡 완화, 지하 농업과 소형 모듈 원자로의 실증에 더해, 우주선이 잘 닿지 않는 환경이라는 장점도 있다. 암흑물질 검출 실험에 쓰는 구리 등의 부품은 우주선에 의한 방사화를 피하기 위해 지하에서 제조·보관하므로, 지하 도시가 있으면 저렴하게 만들 수 있어 천문학의 발전으로 이어질 가능성이 있다고 한다.
남극에 간다면
남극 대륙은 약 2억 년 전 남아메리카, 아프리카, 인도, 오스트레일리아 등과 함께 곤드와나 대륙을 이루고 있었고, 따뜻하고 숲이 펼쳐진 시기도 있었다. 분리된 후 남극 순환류가 형성되자 다른 바다로부터의 열이 차단되어, 늦어도 3000만 년 전에는 현재의 모습으로 향해 갔다고 한다.
현재는 아르헨티나, 칠레, 오스트레일리아, 뉴질랜드에서 출발하는 관광선으로 주로 남극반도(남위 63도 부근으로, 그린란드 북단보다 극에 가깝다)에 갈 수 있고, 남극점까지 비행기로 가는 상품도 있다. 철저히 준비하면 살아 돌아오는 것은 어렵지 않다고 한다.
준비 없이 가는 경우로 영상은 먼저 남극반도를 든다. 한여름의 평균 최고 기온은 1℃, 최저 기온은 −2℃이지만, 풍속이 40m/s에 이르기도 하며(80m/s 이상의 기록도 있다), 체감 온도는 크게 떨어진다. 겨울에는 최고 기온도 −10℃를 밑돌고, 극야로 캄캄해진다. 내륙은 빙상 때문에 해발 고도가 높아서, 남극점은 해발 약 2830m이며 겨울 평균 기압은 약 675hPa로, 극단적인 저온으로 대기가 수축하기 때문에 그보다 약 900m 높은 후지산 정상에 맞먹는다. 연평균 기온은 −49℃, 관측 사상 최고 기온도 −12℃ 정도다. 지구 관측 사상 최저 기온인 −89.2℃는 남극점에서 약 1300km 떨어진 해발 3488m의 보스토크 기지에서 기록되었다. 위성 관측에서는 지표 부근에서 −98℃라는 값도 나왔으며, 바람까지 더하면 체감 온도가 −100℃를 밑돌아도 이상하지 않다고 한다.
인체에 미치는 영향으로는 혈관 수축으로 인한 동상, 낮은 기압으로 인한 산소 부족, 습도 0.03%라는 건조함으로 인한 탈수가 겹쳐 몇 분 만에 동상에 걸려도 이상하지 않다고 설명한다. 의사에 따르면 −40℃ 이하에서 인체는 기능하도록 만들어져 있지 않으며, 한 번의 판단 실수가 목숨을 앗아 간다. 연구에서는 −50℃에서는 아주 두껍게 껴입지 않는 한 몇 시간 만에 체온이 30℃ 아래로 떨어진다고 한다. 영상은 20세기 전반의 탐험에서 쓰러진 사람들의 시신이 지금도 남극에 잠들어 있다는 점을 언급하며 끝난다.
아오키가하라 수해에 들어간다면
아오키가하라 수해는 후지산 북서쪽에 약 30km² 펼쳐진 숲으로, 위에서 보면 나무들이 바다처럼 물결쳐 보인다는 데서 이름이 붙었다고 한다. 864년에 시작된 조간 대분화의 용암이 '세노우미'라는 호수를 메웠고, 그 흔적이 쇼지호와 사이코다. 선구 식물에 이어 나무들이 자랐지만 단단한 용암에 뿌리를 내리지 못해 지금도 뿌리가 지표 위를 구불구불 기어가고 있다.
자살 명소라는 이미지는 1960년경 발표된 마쓰모토 세이초의 소설 『파도의 탑』이 계기였다고 한다. 현재는 정확한 인원수가 공표되지 않으며, 지자체는 방문객에게 말을 거는 활동을 하고 있다. 2020년도에는 346명에게 말을 걸었다고 한다.
산책로만 걷는다면 위험하지 않으며, 이끼와 양치식물, 수정난풀 등의 식물, 용암 내부가 흘러나가며 생긴 동굴을 즐길 수 있다. 후가쿠 풍혈은 여름에도 평균 3℃다. 하지만 산책로를 벗어나면 울퉁불퉁한 지면과 360도 어디를 봐도 비슷한 숲에 둘러싸인다. 2025년에는 버섯을 따러 들어간 남성이 불과 10분 만에 길을 잃어 경찰에 구조되었다. 영상은 2009년에 발표된 연구를 소개한다. 독일의 숲이나 사하라 사막에서 피험자를 걷게 했더니 해나 달이 보이면 비교적 똑바로 걸을 수 있었지만, 흐린 날이나 눈을 가린 조건에서는 지름 20m 미만의 범위를 불규칙하게 맴돌았고 평균적으로 100m도 벗어나지 못했다. 수해는 나무들 때문에 해나 후지산이 잘 보이지 않고, 발밑의 요철로 방향 감각도 어긋나기 때문에 이 약점이 드러나기 쉽다고 한다.
한편 "나침반이 고장 난다"는 말은 미신이라고 한다. 용암의 자성 광물에 가까이 대면 바늘이 영향을 받지만, 제대로 들고 있으면 충분히 쓸 수 있다. 휴대전화도 기지국 정비가 진행되어 예전만큼 심각하지 않다. 영상이 진짜 위험으로 드는 것은 패닉으로 인한 판단력 상실(구조대를 피하는 듯한 행동을 하는 예도 있다)과, 반달가슴곰이나 맹렬한 속도로 달리는 사슴 같은 야생동물이다. 영상은 수해의 무서움은 정체 모를 무언가가 아니라 자연 속에서 인간의 약함이 고스란히 드러나는 데 있다고 말한다. 그리고 용암 위에 생명이 뿌리내린 생명력의 상징으로 봐 주기를 바란다고 맺는다.
1억 년 전의 화성, 그리고 바다를 잃은 이유
현재의 화성은 기압이 지구의 1% 이하이고, 대기의 대부분은 이산화탄소이며, 표면에는 생물이 오래 견딜 수 없는 방사선이 쏟아진다. 영상은 시대를 거슬러 올라가며 화성의 모습을 좇는다.
1억 년 전의 화성은 지금과 크게 다르지 않다. 다만 높이 20km가 넘는 올림포스산에서는 아직 소규모 활동이 이어지고 있었던 것으로 보인다. 또 토양의 과염소산염, 특히 과염소산칼슘은 물의 어는점을 약 −75℃까지 낮출 수 있어, 염분이 진한 물이 짧은 기간 존재했을 가능성이 있다. 화성에서 온 운석에서 1억 7000만 년 전 이후에 액체 상태의 물로 변질된 광물이 발견되었다는 연구도 있어, 신기루처럼 덧없는 물을 목격할 수 있을지도 모른다고 한다.
20억~30억 년 전에도 기압은 지금과 거의 같았지만, 지하에 잠들어 있던 물이 화산 활동으로 분출해 대홍수가 일어났다. 유량은 최대 초당 10억 m³로, 아마존강(최대 약 30만 m³)의 3000배 이상이라고 한다.
37억~43억 년 전에는 북반구를 거의 덮는 바다가 있었고, 깊이는 최대 1.6km 이상이었던 것으로 여겨진다. 40억 년 전에는 적어도 0.5기압의 대기가 있었다는 연구도 있어, 금성, 지구와 함께 푸른 행성이 세 개 있었을 가능성이 있다고 한다. 그러나 태양풍 입자가 대기 분자에 에너지를 주어 우주로 날려 보내는 현상이 수억 년 동안 이어진 결과, 대기가 옅어지면서 바다가 증발했다. 수증기는 자외선에 분해되어 가벼운 수소는 우주로 빠져나갔고, 남은 산소는 철과 반응해 붉은 녹이 되었다. 푸른색에서 붉은색으로의 변화는 약 39억~30억 년 전에 진행되었다고 한다.
지구와의 차이는 자기장이다. 많은 과학자는 자기장을 유지하려면 액체 금속 핵과 온도 차에 의한 대류가 필요하다고 본다. 지구에서는 고체인 내핵이 자라면서 가벼운 성분이 외핵으로 밀려나 부력에 의한 대류가 일어난다. 화성은 지름이 지구의 약 절반, 질량이 약 10분의 1이라 식기 쉬운 데다, 핵을 담요처럼 덮은 액체층이 안팎의 온도 차를 줄인 것으로 보여, 자기장은 약 39억 년 전에 멈췄다고 한다. 영상은 지구도 수십억 년 뒤에는 팽창하는 태양 때문에 물을 잃을 것으로 여겨진다고 말한다.
블랙홀
영상은 먼저 블랙홀이 '우주에 뚫린 구멍'이 아니라고 짚고 넘어간다. 태양의 약 8배 이상의 질량을 가진 항성이 연료를 다 쓰면 철로 된 핵이 붕괴해 초신성 폭발을 일으키고, 남은 핵이 블랙홀이 되는 경우가 있다. 중성자별끼리의 충돌로도 생길 수 있다. 빅뱅 직후에 곧바로 생긴 원시 블랙홀이라는 설도 있지만 아직 발견되지 않았다.
탈출 속도는 지구가 초속 약 11km, 태양이 약 600km이며, 블랙홀에서는 광속을 넘는다. 발견된 것은 태양의 몇 배~100배 정도인 항성 블랙홀과 수십만 배 이상인 초대질량 블랙홀이며, 그 중간은 확실하게 발견되지 않았다고 한다. 사건의 지평선 안쪽에서는 아무것도 돌아올 수 없다. 회전하지 않는 경우 그 반지름을 슈바르츠실트 반지름이라고 하며, 태양 질량이라면 약 3km다. 영상은 도쿄역을 중심으로 도쿄 타워나 료고쿠 국기관 언저리까지의 범위에 태양의 질량이 들어가는 이미지라고 설명한다. 지평선은 표면이 아니며, 통과해도 아무것도 느끼지 못할 가능성이 높다고 한다.
태양을 같은 질량의 블랙홀로 바꿔도 행성의 궤도는 변하지 않는다. 그러나 태양의 5배 정도인 항성 블랙홀에 발부터 다가가면, 중심에서 20km(지평선에서 5km) 지점에서는 1mm 차이로 지구 중력의 1만 7000배나 되는 조석력이 생겨 몸이 늘어난다(스파게티화). 반면 초대질량 블랙홀에서는 조석력이 미미해서 지평선을 아무 일 없이 넘을 수 있다. 내부에서는 일반 상대성 이론의 기술상 중심으로 향하는 것이 시간의 흐름처럼 피할 수 없는 것이 되며, 최종적으로 특이점에 이른다고 예측된다.
특이점에서는 계산상 밀도가 무한대가 되지만, 많은 과학자는 일반 상대성 이론이 적용 범위를 벗어났을 뿐이라고 본다. 후보로는 시공간에 최소 단위가 있다고 보는 루프 양자 중력 이론(특이점 너머가 화이트홀로 이어진다고 보는 물리학자도 있다)과 끈 이론의 퍼즈볼 가설이 소개된다. 다만 어느 것도 관측으로 뒷받침되지는 않았다.
관측의 역사로는, 1964년 백조자리의 X선원이 발견되었고, 1971년 동반성의 흔들림으로 보이지 않는 무거운 천체의 존재가 밝혀졌다. 2019년에는 사건의 지평선 망원경(EHT)이 M87 중심에 있는 태양의 약 65억 배의 초대질량 블랙홀(슈바르츠실트 반지름 180억 km)을 촬영했다. 가장 가까운 Gaia BH1은 약 1560광년 거리에 있으며, 태양의 9~10배 질량으로 태양과 닮은 별과 지구·태양 사이 정도의 거리를 두고 조용히 돌고 있다. 초신성 폭발 후에 이렇게 정돈된 쌍성이 남는 것은 설명하기 어려워, 영상은 블랙홀의 탄생이나 진화에 대해 인류가 아직 모르는 것이 많을지도 모른다고 한다. 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 우주 탄생 후 7억 년 정도의 은하에서 어울리지 않게 큰 초대질량 블랙홀을 발견했으며, 은하와 함께 성장했다는 기존 가설은 수정을 요구받고 있다고 한다.
마지막으로 호킹 복사가 소개된다. 증발하는 데 걸리는 시간은 항성 블랙홀이 10의 67제곱 년, 초대질량 블랙홀이 10의 100제곱 년 정도로 예측된다. 항성이 사라진 먼 미래에는 물체를 던져 넣어 에너지를 꺼내는 것이 이론상 가능한 블랙홀이 생명의 마지막 보금자리가 될지도 모른다고 영상은 말한다.
24개의 외계 행성
이 편은 이야기 없이, 6000개 이상의 확인된 행성(후보는 8000개 이상) 가운데 24개를 소개한다. 영상은 이를 통해 태양계가 우주의 표준이 아니라는 사실이 보인다고 한다.
처음 다루는 것은 1992년 펄서 '리치' 주위에서 발견된 최초기의 외계 행성 폴터가이스트(PSR B1257+12 c)다. 초당 약 160회 회전하는 펄서의 규칙적인 신호의 어긋남으로 발견되었다. 다음은 가장 가까운 프록시마 켄타우리 b(4.2광년)다. 2016년 생명 가능 지대 안에서 발견되었지만, 극자외선은 지구의 30배, X선은 250배를 받고 있을 가능성이 있다. LHS 1140 b는 질량의 9~19%가 물로 추정되며, 낮 쪽만 얼지 않는 '눈알' 같은 세계일 가능성이 있다. 티가든별 b는 지구와 크기·질량이 거의 같아 지구 유사성 지표가 최고 수준이다. 케플러-37b는 지름이 지구의 약 0.3배로, 영상에서는 2025년 시점 가장 작은 외계 행성으로 소개된다.
극단적인 환경의 예도 이어진다. 게자리 55 e는 표면이 용암으로 덮여 있고 낮 쪽이 3000℃를 넘을 가능성이 있다. 한때의 '다이아몬드 행성'설은 현재 기각되었다고 한다. 뜨거운 목성의 예로는, HD 189733 b는 규소를 포함한 유리가 초속 2000m의 바람에 실려 옆으로 쏟아지는 푸른 행성, WASP-76b는 철이 증발해 구름이 되어 철 비가 내리는 행성, TrES-2b는 석탄보다 빛을 덜 반사하는 이유를 설명할 수 없는 검은 행성으로 소개된다. 밀도의 대비로는 WASP-127b가 1cm³당 0.1g으로 스티로폼 수준이고, TOI-4603b는 약 14g으로 납을 넘는다. WASP-12b는 항성의 중력으로 럭비공 모양으로 늘어나 있으며, 300만~500만 년 후에 삼켜질 것으로 추정된다. 글리즈 436b는 혜성처럼 수소 꼬리를 끌고 있다.
천문학적으로 의미가 있는 행성도 있다. 페가수스자리 51 b는 주계열성에서 처음 발견된 행성으로, 항성 바로 가까이에는 가스 행성이 생길 수 없다는 당시의 이론을 뒤집었다. GJ 1214b는 태양계에는 없는 '미니 해왕성'의 대표적인 예로 꼽힌다. 글리즈 900b는 공전에 지구 시간으로 126만 년 이상 걸리며, 시민 과학으로 발견되었다. 케플러-1625b는 외계 위성 후보를 갖고 있고, 떠돌이 행성 PSO J318.5−22에는 모항성이 없다. 또 케플러-16b는 쌍성을 도는 '타투인'이며, HD 100546 b는 기네스 기록상 가장 큰 외계 행성이다. J1407b는 거대한 고리를 가진 것으로 여겨졌지만, 그 존재 자체가 의문시되게 되었다.
마지막으로 소개되는 것은 JWST가 직접 촬영한 WD 1202−232 b다. 백색왜성 주위에서, 태양이 백색왜성이 된 후의 목성·토성과 비슷한 궤도를 돌고 있어, 태양의 수명이 다한 후에도 목성과 토성은 남을지 모른다고 영상은 말한다.
우주는 어떻게 태어나 어디로 향하는가
마지막 편은 우주의 기원을 다룬다. 아인슈타인은 1917년 정적인 우주를 전제로 한 논문을 썼지만, 1929년 허블이 팽창을 보여 주었다. 시간을 거슬러 올라가면 우주는 초고온·초고밀도가 된다는 것이 빅뱅 이론이며, 나이는 약 138억 년으로 여겨진다.
다만 영상은 탄생의 순간은 밝혀지지 않았다고 강조한다. 비유로, 아이가 해마다 자란다는 법칙만으로 거슬러 올라가면 "사람은 무에서 태어났다"는 잘못된 결론에 이르게 된다는 점을 든다. 일반 상대성 이론이나 표준 모형이 초기 우주에서도 성립하는지는 알 수 없으며, 10의 −43제곱 초 이전은 전혀 알려져 있지 않다고 한다.
그 후로는 시대순으로 설명된다. 대통일 시대에는 중력을 제외한 세 가지 힘이 하나였다. 이어지는 인플레이션에서는 극히 짧은 시간에 우주가 10의 26제곱 배(일설에는 10의 40제곱 배) 이상 팽창해, 현재의 관측 가능한 우주는 지름 10cm 정도가 되었다. 이유는 알 수 없지만, 우주 배경 복사의 특징으로 보아 이와 비슷한 현상이 일어났을 가능성이 높다고 한다. 전약 시대를 거쳐 쿼크 시대에 네 가지 힘이 갈라졌다. 물질과 반물질은 쌍소멸했지만, 약 20억 개에 1개의 비율로 물질이 더 많았기 때문에 지금의 우주가 남았다. 그 이유도 밝혀지지 않았다고 한다. 하드론 시대(약 1초까지), 렙톤 시대(약 3분까지)를 거쳐 빅뱅 핵합성으로 수소와 헬륨의 원자핵이 만들어졌지만, 20분 정도 만에 핵융합은 멈췄다. 약 38만 년 후 약 3000℃까지 식어 원자가 만들어지자 빛이 직진할 수 있게 되었고(우주의 맑게 갬), 이것이 우주 배경 복사가 되었다. 그 균일함은 인플레이션의 유력한 증거로 여겨진다.
암흑시대 가운데 탄생 후 약 1000만~1700만 년 사이에는 0~100℃여서, 기압만 있다면 액체 상태의 물이 존재할 수 있었다. 영상은 그때 생명이 태어나 먼지에 섞여 지구에 도달했다는 범종설에도 언급한다. 1억~5억 년 후에는 암흑물질의 그물망을 따라 은하가 생겨났고, 태양의 수백 배 질량을 가진 1세대 별들이 초신성 폭발로 무거운 원소를 흩뿌렸다. 태양은 탄생 후 약 90억 년 뒤에 생긴 3세대 별로 여겨진다. 같은 무렵부터 우주의 팽창은 가속으로 돌아섰다. 그 원인으로 생각된 것이 암흑 에너지이지만, 정체는 밝혀지지 않았다.
미래로서 유력한 것은 가속 팽창이 계속되어 1조~100조 년 후에 별이 다 타 버리고, 10의 100제곱 년 후에는 암흑물질과 소량의 전자만 날아다니게 되는 빅 프리즈다. 빅 립이나 빅 크런치의 가능성도 남아 있다. 영상은 모든 것이 아직 이해되지 않은 암흑물질, 암흑 에너지, 우주의 법칙에 달려 있으며, 세계가 어떻게 태어나 어디로 향하는지에 대한 탐구는 아직 계속되고 있다고 맺는다.
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