동영상 자막_안녕하세요 과학 커뮤니케이터 이정모입니다 저는 12년간 사람들에게 과학을 쉽게 설명해주며 많은 분들을 만났습니다 사람들에게 바다에 대해 궁금한 게 뭔지 물어보면 대부분 바닷속에 어떤 생물이 사는지 바다에는 어떤 자원이 있는지 이런 걸 궁금해 하시더라고요 그래서 저는 오늘 많은 분들이 놓치고 있는 부분 바다가 어떻게 생겼고 끝도 없이 넓은 우주와 그곳에 있는 행성 중에 왜 유독 지구에만 바다가 있는지 이런 생명의 탄생지로서의 바다에 대해 이야기해 보려고 합니다 [이정모 前국립과처과학관 관장,과학 커뮤니케이터] [생명의 탄생지 바다] 지구는 아름답습니다 여러분이 보시기에도 지구는 아름답죠? 그런데 왜 지구가 아름다운가요 많은 분들은 생명을 그 이유로 드시더라고요 지구에는 생명이 있잖아요 라면서요 맞습니다 지구에는 생명이 있습니다 우리도 생명이니 그 사실을 잘 알죠 지구가 아름다운 이유는 파란색과 흰색이 잘 어우러졌기 때문입니다 파란색은 바다이고 흰색은 구름이죠 이 아름다운 모습을 우리는 블루마블이라고 부릅니다 지구가 아름다운 이유는 물로 덮여 있기 때문이고 그 덕분에 지구에는 생명도 살고 있는 겁니다 그런데요 태양계 행성 가운데 물이 가장 많은 곳은 지구가 아닙니다 가장 많은 곳은 목성이에요 토성 천왕성 해왕성처럼 큰 행성들이 그 다음을 잇죠 하지만 목성 토성 천왕성 해왕성에 있는 물은 지구의 물과는 다릅니다 목을 축이거나 손을 씻을 수 없는 물이에요 기체로만 존재하거든요 목,토,천,해는 기체 행성입니다 생명이 살 수 없는 곳이에요 생명이 살려면 발을 디딜 땅이 있든지 헤엄칠 바다가 있어야 하잖아요 무슨 말이에요 하늘을 날면서 살아도 되죠 이렇게 말할 수도 있어요 그러면 알은 어떻게 해요 알도 하늘을 날아다닐까요 생명이 살려면 암석으로 된 행성 물이 고인 곳이 있어야 하죠 초등학생에게 물어봤습니다 얘들아 왜 수성 금성 지구 화성 같은 암석형 행성 가운데 지구에만 생명체가 살고 있을까 이렇게 물으면 아이들은 쳐다봐요 아이고 관장님 그걸 질문이라고 하세요 아니 수성,금성은 뜨겁고 화성은 추우니까 생명이 살지 못하죠 맞습니다 금성은 평균 온도가 473도나 됩니다 거의 500도예요 모든 게 끓어버릴 온도죠 생명이 살 수 없을 겁니다 화성은 영하 63도나 됩니다 영하 63도면 생명이 살 수 없을까요? 충분히 살 수 있습니다 남극점은 영하 90도까지 내려가거든요 거기에 비록 거주하는 건 아니더라도 썰매도 끌고 텐트도 치고 밥도 해먹으면서 사람들이 다녀오잖아요 러시아의 도시 오미야코는 영하 68도까지도 내려가더라고요 영하 63도면 우리가 살고 싶지 않은 온도이지 못 살 온도는 아닌 겁니다 이런 금성이나 화성에 비하면 지구의 평균 온도 15도는 정말로 살기 좋은 온도죠 사실 초등학생에게 물어봤습니다 야 금성은 왜 이렇게 뜨겁고 화성은 왜 이렇게 추울까 그러면 또 쳐다봐요 아니 관장님이 그걸 질문이라고 하세요 아니 금성은 태양과 가까우니까 뜨겁고 화성은 태양과 머니까 춥죠 금성이 태양과 가깝고 화성이랑은 먼 것은 사실입니다 태양과의 거리 때문만으로 행성의 기온이 결정된다면 수성의 온도는 어때야 할까요 수성의 온도는 금성보다 높아야 합니다 그런데 실제로는 그렇지 않습니다 수성의 온도는 밤에는 영하 180도까지 떨어지고 낮에는 430도까지 올라가죠 밤의 온도가 낮은 것은 그나마 이해할 수 있습니다 그런데 낮에 온도도 금성의 평균 온도보다 낮다는 것은 이해하기 어렵죠 이것은 어떤 행성의 온도를 결정하는 것은 태양과의 거리 외에도 또 다른 중요한 요소가 있다는 것을 뜻하는 것일 겁니다 그것은 바로 대기입니다 지구는 1기압입니다 그런데 금성은 90기압이나 돼요 엄청나게 많은 대기가 있고 이 대기 성분들이 온실 작용을 하는 것이죠 그렇지 않아도 태양과 가까운 금성에 공기마저 이렇게 많으니 온도가 500도까지 올라가는 겁니다 이것에 비해서 화성의 대기는 100분의 1기압밖에 안 됩니다 엄청나게 옅은 대기가 있는 겁니다 우리가 SF 영화를 만든다고 가정해 봐요 화성에 낙오된 우주인이 어떻게든 혼자 살아보겠다고 애쓰고 있는데 갑자기 태풍이 불어서 우주인이 나뒹군다 이런 장면은 그림에는 안 됩니다 아무리 바람이 세게 불어도 우주인을 미는 공기 입자 수가 너무 적거든요 화석은 태양으로부터 멀기도 하거니와 공기도 적어서 온실 작용도 기대할 수 없는 것입니다 이것에 비해 수성엔 공기가 아예 없습니다 수성에는 왜 공기가 없을까요? 수성의 공기가 없는 까닭은 달의 공기가 없는 까닭과 같습니다 작기 때문입니다 작아서 중력이 약해요 충격이 약하니까 공기를 붙잡고 있을 수 없는 거죠 수성엔 공기가 없으니까 온실 작용이 있을 수가 없어요 그래서 햇빛을 받는 낮에는 430도까지 올라가다가도 밤만 되면 영하 180도까지 떨어지는 것이죠 이것에 비해 지구는 정말 생명이 살기 좋은 것입니다 태양으로부터 적당한 거리에 떨어져 있고 적당한 크기여서 적당한 중력의 적당한 공기를 가지고 있는 겁니다 다른 지구의 생명이 살 수 있도록 중요한 역할을 합니다 바로 밀물과 썰물을 만들어 주기 때문이죠 생명은 바다에서 생겼습니다 밀물과 썰물이 없다면 바닷속에 생명과 양분 그리고 에너지가 서로 마주치기 어려웠을 겁니다 하루에 두 차례씩 발생하는 엄청난 에너지의 밀물과 썰물이 이것을 가능하게 해주는 거죠 잠시 답이 생긴 과정에 대해 이야기 해보자면 몇 가지 가설이 있는데요 이 과정이 또 재미있습니다 하나는 공생설이에요 아니 지구가 생길 때 그 주변에 있던 가스와 먼지들이 뭉쳐서 달이 되었다는 거죠 또 하나는 포획설입니다 달이 저 먼 곳에서 날아오고 있었어요 날아오다가 지나가던 지구와 마주친 거죠 그러다 이 달이 지구의 중력의 포획되어서 빙글빙글 돌게 되었다는 겁니다 세 번째는 분열설입니다 이건 찰스 다윈의 두 번째 아들인 조지 다윈이 제안한 이론인데요 지구가 자전을 하잖아요 자전을 하다가 원심력에 의해서 달이 튀어나갔다는 거예요 다 재미있는 이론이지만 과학적인 근거는 없습니다 증거가 없는 거예요 가장 많은 과학자들이 받아들이고 있는 이론은 충돌설입니다 태양을 중심으로 두 개의 행성이 아슬아슬하게 지나가고 있었어요 하나는 태이아하고 하나는 이아죠 둘이 우연히 쾅 충돌했습니다 충돌해서 합쳐진 게 지구고 이 충돌할 때 부스러기들이 튀어나왔을 거 아니에요 부스러기들이 마치 토성에 고리처럼 고리를 이루고 있다가 자기네끼리 합쳐져서 달이 되었다는 것이죠 달이 충돌해서 만들어졌다는 이 이 충돌설은 우리에게 많은 것을 이해시켜 줍니다 충돌되면서 지구의 자전축이 기울어버렸어요 그래서 계절이 생긴 겁니다 지구의 자전축이 똑바로 서 있으면 어떻게 되겠습니까 각 위도당 받는 태양에너지는 1년 내내 똑같을 거예요 기울어져 있으니까 우리도 여름에는 해가 위에서 뜨고 겨울에는 비스듬하게 뜨잖아요 지구 어느 부분도 1년 내내 같은 에너지를 받는 곳은 없게 되었어요 계절이 생기니까 지구에는 풍성한 생태계가 생길 수 있게 되었던 것이죠 다시 지구 얘기로 돌아와서 이렇게 지구의 생명이 살게 된 가장 결정적인 비밀은 땅속에 숨어 있습니다 지구는 양파와 같은 구조를 갖고 있어요 내부 구조를 살펴보면 여러 겹으로 되어 있는 거죠 한 가운데 내핵 그 위에 왜핵 그 다음에는 맨틀 가장 바깥에는 지각이 있습니다 그런데 내과 외에는 철과 니켈 같은 무거운 원소들이 가득합니다 이것은 무엇을 뜻할까요? 지구는 만들어지고 오랫동안 용융된 상태 즉 액체 상태였다는 것입니다 그러니 무거운 것들이 가라앉을 수 있었죠 생각해 보세요 여러분이 공부한다고 책상 위에 책을 여러 권 쌓아두었는데 시간이 지난다고 무거운 책이 밑으로 내려가지는 않잖아요 자기 자리를 그대로 지키고 있죠 지구 내부 깊숙한 곳에 무거운 원소가 모여 있다는 것은 오랫동안 지구가 식지 않았다는 뜻입니다 그런데요 내핵은 현재 고체 상태이지만 바로 그 위에 있는 외핵은 여전히 액체 상태입니다 액체 상태니까 흐르죠 우리가 중학교 때 배우지 않았습니까 금속 주변에 금속을 돌리면 무슨 일이 생깁니까 그렇습니다 자기장이 생깁니다 지구는 거대한 자석이 된 거예요 거대한 자기장이 지구를 둘러싸고 있는 거죠 이 자기장 때문에 지구의 생명이 살 수 있는 겁니다 태양에서는 자외선 가시광선 적외선 같은 빛만 오는게 아니라 방사선과 태양풍이라고 하는 우주 입자도 날아오죠 우주 입자들은 물을 분해해요 DNA RNA 같은 생명의 분자들도 부숴버립니다 그런데 지구에는 자기장이 있잖아요 이 자기장이 우주 입자를 다 쳐내는 겁니다 그래서 우리는 안전하게 살 수 있는 거죠 그런데 만약에 갑자기 자기장이 사라진다면 어떤 일이 생길까요 우리는 신라 고분 같은 집을 짓고 숨어 살다가 밤에만 활동해야 합니다 우리야 그렇다 쳐도 곤충 미생물 동물 식물 이들은 어떻게 되겠습니까 자기장은 그만큼 우리에게 중요한 요소입니다 40억 년 전에 모습입니다 우리는 지구라고 하면 초록색이나 파란색을 생각하지만 초록색과 파란색은 지구의 색깔이 아니었습니다 두 색깔은 생명 작용의 결과죠 하늘은 빨간색이었습니다 하늘의 산소 분자가 하나도 없었거든요 다른 지구보다 6배나 컸습니다 지금은 달이 작아진 게 아니라 멀어져서 작게 보이는 것처럼 아주 오래전 꼬리 달린 천체가 지구와 충돌하고 있습니다 바로 혜성입니다 혜성은 암석과 얼음이 뭉쳐진 천체입니다 혜성의 꼬리는 태양풍에 의해 얼음이 증발돼서 생긴 물입니다 지금은 수십 년의 겨우 한두 개의 혜성을 보지만 태양계가 만들어진 직후에는 하루에도 수십 개 수백 개의 혜성이 지구와 충돌했습니다 그러면서 지구의 바다가 생긴 것이죠 지구 부피의 3분의 1을 차지하는 것은 맨틀입니다 멘틀은 고체 상태지만 흐르는 고체예요 멘틀이 흐르니 그 위에 있는 대륙도 움직이겠죠 대륙이 움직이니 바닷물의 흐름이 달라집니다 바닷물의 흐름이 달라지면 기후가 바뀌죠 기운은 생명에게 있어서 가장 중요한 생존 조건입니다 기후가 바뀌면 생존 조건이 바뀌는 것이니 새로운 생명이 등장하겠죠 그걸 보고 우리는 진화라고 합니다 그런데요 설마 혜성이 지구와만 충돌했을까요 가장 많이 부딪힌 곳은 목성 토성 천왕성 해왕성 같은 커다란 행성이겠죠 다만 기체 상태라 바다가 보이지 않을뿐입니다 수성과 금성 그리고 화성에도 혜성이 부딪혔을 겁니다 그런데 왜이 새 행성에는 바다가 없을까요 수성과 금성은 그 이유를 쉽게 짐작할 수 있습니다 뜨거우니까 바다가 증발했겠죠 수성은 중력이 약해요 수증기를 품지 못했고 수증기는 우주 공간으로 날아가 버렸을 겁니다 금속은 제법 크고 중력이 세니 수증기가 대기 속에 남아 있습니다 수증기는 이산화탄소보다도 더 강력한 온실가스거든요 따라서 행성 온도는 더 높아졌을 겁니다 문제는 화성입니다 화성은 춥잖아요 그러니 바다가 증발했을 리는 없습니다 그런데 바다가 어디에 갔을까요 얼었다고요? 얼었으면 얼음 바다라도 있어야 하잖아요 이게 지구와 화성의 내부 구조가 근본적으로 다르다는 것을 알려주는 겁니다 지구는 오랫동안 식지 않아서 고체금속 내핵과 액체 금속 외핵이 존재하고 이 덕분에 자기장이 생겨서 태양풍을 막아줍니다 그런데 화성은 일찌감치 식어버렸습니다 지구와 같은 내부 구조가 없어요 자기장이 생기지 않아요 자기장이 없으니 태양풍을 그대로 받을 것입니다 H₂O가 H₂와O₂로 쪼개져 버린 것입니다 수소는 가벼우니 우주 공간으로 날아가 버렸고 산소는 제법 무겁잖아요 날아가기 전에 화성 표면에 있는 암석의 금속과 결합됐죠 그 결과 화성은 붉게 녹슨 것처럼 보이는 겁니다 이렇게 말하니까 어떤 과학고등학교 학생이 따지듯이 묻더라고요 아이고 관장님 관장님도 과학자인데 어떻게 그렇게 터무니없는 말씀을 하시나요 그깟 태양풍이 뭐 대단하다고 바다를 다 날려버립니까? 지구의 지름은 12,800KM입니다 이에 비해서 지구 바다의 평균 깊이는 4KM 밖에 안되죠 지구에 있는 모든 물을 모으면 생각보다 얼마 안 됩니다 바닷물 호수물 강물 지하수 구름 만년설 빙하를 모두 모아봐야 얼마 되지 않아요 12,800:4 이 관계는 농구공의 비닐 랩을 한 번 감았다고 생각하면 되는 겁니다 지구에는 물이 살짝 발라져 있는 거예요 40억 년 동안 태양풍을 쐰다면 충분히 사라지고 말 양이죠 그런데 지구는 운이 좋잖아요 고체 금속 내핵과 액체 금속 외핵이 있어서 여전히 자기장이 있고 자기장이 태양풍을 막아주고 있는 겁니다 그리고 거기에 생명이 살고 있죠 이렇게 지구의 바다가 존재하는 데는 여러가지 조건이 맞아 떨어져야 했습니다 태양으로부터의 적당한 거리 적당한 크기 그리고 거기에 기후 내부 구조까지 말입니다 지구의 바다가 생길 때까지 생명이 여기에 기여한 것은 하나도 없습니다 하지만 바다를 지키는 것은 생명 특히 우리의 일이죠 첫 번째 시간인 오늘은 생명의 탄생지인 바다에 대해 함께 살펴봤습니다 생명 진화의 발원지였고 산소를 공급해 주는 바다 탄생의 순간부터 찬찬히 알아보니 더 궁금해지지 않나요? 두 번째 시간에는 바닷속에는 어떤 자원들이 숨쉬고 있는지 함께 알아보겠습니다 지금까지 이정모였습니다