먼 별의 생명체 거주 가능 영역에 있는 지구형 행성에서 최초로 대기 발견

• 지구에서 48광년 떨어진 암석 행성 LHS 1140 b에서 대기가 확인돼, 태양계 밖 생명체 거주 가능 영역의 지구형 행성으로는 첫 사례가 됨
• 지금까지 검출된 기체는 상층 대기에 있을 것으로 추정되는 헬륨뿐이지만, 더 낮은 대기층에 다른 기체가 존재할 가능성은 남아 있음
• 태양보다 훨씬 작고 차가운 적색별을 공전하며, 액체 상태의 물이 존재하기에 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 골디락스 영역에 자리함
• 발견된 외계행성 6,000여 개 중 수백 개가 골디락스 영역에 있지만, 작고 암석질인 행성은 수십 개에 불과하고 지금까지 이들에서 대기가 확인된 적은 없었음
• 이번 발견은 지구 밖 생명체를 확인한 결과가 아니며, K2-18b와 TRAPPIST-1 관측도 생명체나 지구형 대기의 존재를 확정하지 못함

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LHS 1140 b의 대기와 생명체 거주 조건

• 하버드대학교의 Dr Collin Cherubim 연구팀은 태양계 밖 항성의 생명체 거주 가능 영역을 도는 암석 행성에서 처음으로 대기를 발견한 결과를 Science에 발표함
• LHS 1140 b는 지구에서 48광년 떨어져 있으며, 태양보다 훨씬 작고 차가운 적색별을 공전함
• 현재 확인된 유일한 기체는 상층 대기에 있을 가능성이 큰 헬륨이며, 헬륨만으로는 생명체를 지탱할 수 없음
  • 더 낮은 대기층에는 생명체 유지에 더 적합한 다른 기체가 존재할 가능성이 있음
  • 연구팀은 이번 결과가 생명체 발견을 뜻하지는 않는다고 선을 그음
• 생명체가 살려면 물이 필요하고, 물이 존재하려면 행성이 항성에서 너무 가깝지도 멀지도 않은 적절한 거리에 있어야 함
  • 이 영역을 골디락스 영역(Goldilocks zone) 이라고 부름
  • 수백 개 행성이 각 항성의 골디락스 영역에서 발견됐지만, 지구처럼 작고 암석질인 행성은 수십 개뿐임
  • 이러한 암석 행성에서 대기가 확인된 사례는 LHS 1140 b가 처음임
• 하버드대학교의 Dr David Charbonneau는 태양계 밖 지구형 행성에 대기가 있다는 사실 자체가 “우리는 혼자인가”라는 질문을 탐구하는 데 중요하다고 밝힘

다른 생명체 후보 행성의 관측 결과

• K2-18b

  • K2-18b는 물이 풍부한 내부 구조를 가졌을 가능성이 있는 준해왕성(sub-Neptune) 으로, 지구의 해양 생명체와 연관된 기체인 황화다이메틸 신호가 관측된 바 있음
  • NASA가 주도한 2025년 재분석에서는 해당 신호가 확인하기에 너무 약한 것으로 나타남
  • 황화다이메틸은 생물학적 과정 없이도 생성될 수 있음

• TRAPPIST-1

  • 7개의 암석 행성이 생명체 탐색 대상으로 관측되고 있음
  • James Webb Space Telescope 관측은 TRAPPIST-1d에 지구형 대기가 존재할 가능성을 배제함
  • TRAPPIST-1e의 관측 데이터만으로는 아직 명확한 결론을 내리기 어려움

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• 적색왜성은 더 차갑고 생명체 거주 가능 영역이 별에 가까우며 불안정한데, 그 안의 암석 행성이 강한 대기 박리를 견뎌낼 수 있다는 점은 몰랐음
  LHS 1140b는 지구형이라기보다 별에 의해 대기가 증발하는 미니 해왕성에 가깝다고 봤지만, 별 뒤를 지날 때 수행한 JWST 방출 분광 관측으로 미니 해왕성일 가능성은 배제됨: https://arxiv.org/abs/2406.15136
  • 모항성이 매우 비활성적인 것으로 묘사되므로, 그 덕분에 대기가 유지되는 듯함
• 태양 중력 렌즈 망원경을 만들어야 함. 사용할 준비가 될 무렵이면 관측할 후보도 충분히 쌓여 있을 것임
  • TOLIMAN은 태양에서 10파섹 이내, 특히 Alpha Centauri 주변의 별을 관측하도록 제작 중이며 내년쯤 발사될 예정임
    https://toliman.space/
  • NASA에서도 관련 프로젝트가 순조롭게 진행 중임. 여전히 문샷 프로젝트지만 초기 단계는 지금까지 잘 통과했음
    https://www.nasa.gov/general/direct-multipixel-imaging-and-s...
  • 지금 가능한 방법은 관측 대상과 태양을 사이에 두고 반대편 500AU 이상 떨어진 곳으로 망원경 탐사선을 보낸 뒤, 약 80년 후 도착할 때까지 작동하기를 바라는 것뿐임
    미리 만들어 두고 나중에 아무 곳이나 조준할 수 있는 장비가 아니라, 카메라를 Voyager 1이 간 거리의 약 3배까지 정확한 방향으로 보내야 하며 관측 위치에 오래 머물지도 못함. 탐사선 기술과 외계행성 후보 선정이 빠르게 발전하는 동안에는 관측 지점에 절반도 도달하기 전에 하드웨어와 목표가 모두 심각하게 구식이 될 가능성이 커서 실익이 낮음
  • 외계인이 비슷하게 놀라운 망원경을 만들어 지구를 향한 뒤 영상을 공유해 줘서, 우리가 먼 과거의 지구를 직접 볼 수 있기를 바람
  • 킬로미터급 망원경 계약은 현지 조립, 다회 발사 주기, 대규모 기반 시설처럼 거대한 궤도 건설에 필요한 모든 체계를 훈련시킬 수 있음. 조립 중 밤하늘에서 보이는 모습도 굉장할 것임
• 페르미 역설에서는 특히 통신 가능 시간대가 짧다는 요소에 집중해야 함
  지구 생명은 수십억 년 동안 진화했지만 우주 메시지를 송수신할 수 있었던 기간은 약 50년에 불과하므로, 외계 생명 발견 확률은 수십억 년 대비 50년이라는 비율만큼 줄어듦. 상대 문명도 기껏해야 몇 세기만 통신할 수 있고 양쪽의 진화가 독립적이라면 확률은 다시 크게 감소함. 따라서 외계 생명을 관측하지 못한 현실과도 들어맞으며, 우리는 혼자가 아닐 수 있지만 서로 너무 멀리 떨어져 있고 문명의 수명도 매우 짧을 수 있음
• 지구형 행성의 대기 발견 소식은 전부터 계속 들었던 것 같아서, 이번 결과에 어떤 미묘한 차이가 있는지 놓친 느낌
• 48광년이면 우주적 관점에서는 이웃이나 다름없음
  앞으로 몇 세기 안에 도달할 탐사선을 개발할 수도 있을 텐데, 광속에 가까운 속도까지 가속할 유력한 추진 방식이 현재 무엇인지 궁금함
  • 우주의 규모를 과소평가하고 있음. 광속은 시속 1,079,252,848km이고, 인류가 만든 가장 빠른 우주선인 Parker Solar Probe도 중력 도움을 받아 최고 시속 692,000km에 도달했음
    그 속도로도 1광년에 1,559년, 48광년에는 74,832년이 걸리며 도착 사실을 전파로 확인하는 데 다시 48년이 필요함. 게다가 이 수치는 지속 속도가 아니라 최고 속도임
  • 시공간을 접는 방법을 알아낼 가능성이 광속의 충분한 비율로 비행할 가능성보다 높아 보임. 지금까지 만든 가장 빠른 물체도 약 광속의 0.064% 였으므로 현재 기술로는 약 750년이 걸리고, 4분의 3천 년 뒤 탐사선을 켜는 방법과 감속해 행성 궤도에 진입시키는 방법까지 해결해야 함
    뱀파이어라 해도 750년짜리 계획에는 흥미를 느끼기 어려움
  • 여기서 이웃이란 볼 수는 있지만 절대 닿을 수 없다는 뜻임. 오늘 우주선이 완성돼도 도착 시점은 100만 년 뒤일 수 있음. 진짜 이웃은 달, 화성, 금성 정도이며 화성과 금성도 후하게 쳐준 것임
  • 탐사선이 광속으로 이동한다고 가정해도 도착에 48년, 관측 결과가 돌아오는 데 다시 48년이 걸리므로 여러 세대의 과학자가 참여해야 함
    지금까지 가장 오래 이어온 사례는 Voyager 프로젝트인데, 정부나 기업이 그 정도로 헌신할 수 있을지 의문임. Voyager는 사람들이 먼 미래를 내다볼 수 있었기에 성공했지만 이제는 몇 년 앞도 제대로 계획하지 못함
  • 인간이 박테리아 안으로 들어갈 가능성과 비슷하며, 물리 법칙상 거의 불가능함
• 규소 기반 지능이 살 수 있는 행성은 탄소 기반 지능이 살 수 있는 행성보다 더 흔할 수도 있음
• 관련되거나 중복된 글: https://news.ycombinator.com/item?id=48939742 — 댓글 45개
• 대기에 헬륨을 붙잡아 둘 정도라면 행성의 탈출 속도가 엄청나게 클 것임. 생명체가 있더라도 그곳을 벗어나기 어려움
• 검출된 기체가 생명을 지탱할 수 없는 헬륨이고 다른 기체도 존재할 가능성이 있다지만, 그 양은 많지 않을 듯함
• 금성도 태양과 비슷한 별의 생명체 거주 가능 영역에 있으며 대기를 가진 지구형 행성이라는 점을 기억해야 함