우주에서 생명의 흔적을 찾는다는 것

2020년 가을, 전 세계 언론이 일제히 흥분했다. "금성에서 생명의 징후 발견." 과학자들이 금성 대기에서 포스핀이라는 분자를 검출했다는 보고가 나오자마자 소셜미디어는 들끓었고, 일부 헤드라인은 이미 외계 생명체를 기정사실처럼 다뤘다. 그로부터 5년이 지난 지금, 과학자들은 여전히 그 포스핀이 실제로 존재하는지조차 합의하지 못하고 있다.

이 이야기는 단순히 하나의 발견이 맞고 틀리고의 문제가 아니다. 우주에서 분자를 찾는 일이 얼마나 복잡하고, 그 결과를 해석하는 일이 얼마나 조심스러워야 하는지를 보여주는 사례다.

우주의 분자를 어떻게 '본다'는 걸까

천문학자들은 우주선을 타고 성운이나 다른 행성의 대기를 직접 채취할 수 없다. 대신 그들이 사용하는 도구는 전파망원경이다. 우주 공간에서 기체 상태로 떠도는 분자들은 끊임없이 회전하며, 그 회전 운동이 특정 에너지의 광자를 방출한다. 분자마다 방출하는 광자의 에너지 패턴이 다르다. 이것이 분자의 '지문'이다.

전파망원경이 이 지문들을 충분히 많이, 충분히 선명하게 포착하면, 과학자들은 그 분자가 우주 어딘가에 존재한다고 말할 수 있다. 1937년 첫 번째 우주 분자가 보고된 이후, 현재까지 350개 이상의 분자가 성간 공간에서 발견됐다. 매년 수 개에서 수십 개씩 목록이 늘어나고 있다.

하지만 이 지문을 미리 알지 못하면 탐색 자체가 불가능하다. 그래서 실험실 과학자들의 역할이 중요하다. 독일 쾰른 대학교에서 풀브라이트 연구원으로 일했던 천문화학자 올리비아 하퍼 윌킨스의 경험이 이를 잘 보여준다. 그녀는 우주 환경을 모사한 진공 유리관에 화학물질을 주입하고, 전파망원경이 실제로 수신할 신호를 미리 측정했다. 컴퓨터 시뮬레이션과 실험 데이터가 일치할 때까지 수개월을 반복했다. 그 과정을 거쳐야만 천문학자들이 우주에서 그 분자를 자신 있게 탐색할 수 있다.

흥분이 신중함을 앞설 때

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그런데 이 정교한 과정에도 불구하고, 발견의 흥분이 검증의 신중함을 앞지르는 일이 종종 벌어진다.

20여 년 전, 과학자들은 성간 공간에서 글리신을 발견했다고 발표했다. 글리신은 가장 단순한 아미노산으로, 생명체를 구성하는 핵심 분자다. 만약 성운 속에서 글리신이 실제로 존재한다면, 생명의 재료가 우주 곳곳에 퍼져 있다는 강력한 증거가 된다. 하지만 후속 연구들은 초기 보고에서 핵심 신호들이 빠져 있었다는 사실을 밝혀냈다. 지금 천문화학자들은 대체로 그 발견이 오류였다는 데 동의한다.

금성 포스핀 사건은 더 현재진행형이다. 2020년 발표 직후 '바이오시그니처', 즉 생명체의 흔적이라는 단어가 언론을 도배했지만, 다른 과학자들의 재현 시도는 번번이 엇갈린 결과를 냈다. 포스핀은 지구에서 일부 생물학적 과정과 연관되어 있어 흥분을 불러일으켰지만, 그것이 생명체의 존재를 의미하지는 않는다. 무기화학적 과정으로도 생성될 수 있기 때문이다.

왜 이런 일이 반복될까. 이유는 구조적이다. 많은 망원경 데이터는 일정 기간이 지나면 공개된다. 연구자들은 같은 데이터를 두고 경쟁적으로 분석하고, 먼저 발표하려는 압박을 받는다. 생명과 관련된 분자일수록 언론의 관심은 폭발적이고, 그 관심은 연구비와 연결된다. 과학자들도 사람이다.

그렇다면 독자는 어떻게 판단해야 할까

우주 분자 발견 뉴스를 접할 때 몇 가지 기준이 도움이 된다. 신호가 다섯 개 이상 확인된 발견은 하나나 둘만 확인된 것보다 훨씬 신뢰할 수 있다. '생명의 징후'라는 표현이 헤드라인에 등장한다면, 몇 달 후 후속 연구 결과를 기다리는 것이 현명하다. 초기 발표의 흥분이 가라앉고 나면, 다른 연구팀의 재현 시도 결과가 나오기 시작한다.

이것은 과학에 대한 불신을 권유하는 게 아니다. 오히려 반대다. 과학이 작동하는 방식이 바로 이것이다. 틀린 결과가 나오고, 그것이 교정되고, 지식이 쌓인다. 글리신 오발견 사건은 실패가 아니라, 과학적 방법론이 제대로 작동한 사례다.

제임스 웹 우주망원경을 비롯한 차세대 관측 장비들이 속속 가동되면서, 앞으로 우주 분자 발견 속도는 더 빨라질 것이다. 흥분할 거리도 더 많아질 것이고, 그만큼 검증의 과정도 더 복잡해질 것이다. 우주에서 생명의 재료를 찾는 일은, 결국 인내와 의심을 동시에 요구하는 작업이다.