아름다웠던 금성(Venus)으로

 

17세기 중엽 벨기에의 장 반 헬몬트(Jan Baptista van Helmont)는 식물이 자랄때 변하는 식물의 무게와 토양의 무게를 재는 실험을 했는데, 늘어난 식물의 무게에 비해 토양의 무게 변화가 적었기에 식물의 무게에 가장 큰 영향을 준 것은 물이라는 가설을 세웠습니다. 그 후에 영국의 신학자이자 철학자이며, 산소를 발견했던 화학자 프리스틀리(Joseph Priestley)는 유리종 안에서 양초를 태우는 실험을 하다가, 양초가 다 닳기도 전에 불을 꺼지게 하는 해로운 공기를 발견했는데, 이 공기에 쥐를 넣으면 쥐가 질식하며, 그 안에 식물을 넣어주면 쥐가  깨어난다는 것을 알아냈습니다.

1779년 네덜란드의 화학자며 식물생리학자인 장 잉엔하우스(Jan Ingenhouz)는 프리스틀리의 실험을 반복하다가 해로운 공기 속의 질식한 쥐는 식물에 빛을 쪼여주었을 때만 깨어난다는 것을 알아내어 광합성에 햇빛이 필요하다는 것을 밝혀냈습니다. 1796년, 스위스의 성직자이자 자연사학자인 장 세네비에르(Jean Senebier)는 광합성 중에 식물이 흡수한 해로운 공기가 이산화탄소였음을 밝혀냅니다.

1797년 스위스의 화학자이자 식물생리학자인 소쉬르(Nicolas Theodore de Saussure)는 화학 연보(Annales de chimie)에 탄산과 식물 조직에서의 탄산 형성에 관한 3편의 논문을 발표했으며, 1804년에는 식물의 화학적 연구(Recherches chimiques sur la végétation)라는 논문을 통해 식물의 탄소원은 공기 중의 이산화탄소이며, 광합성에는 이산화탄소와 빛과 물이 필요하다는 것을 증명하였습니다.

이후에 불완전한 광합성의 공식은 몇 세기를 이어오며 많은 발전을 거듭하여, 광합성이 수소가 이산화탄소를 환원하는 광의존적인 산화환원반응임이라는 핵심적인 부분을 증명을 했고, 멜빈 캘빈과 벤슨에 의해 암반응(광 비의존적 반응)의 수수께끼도 풀리게 되었습니다. 복잡한 과정이나 방정식을 떠나 광합성을 요약하면 [모든 녹색식물은 태양 빛에서 에너지를, 공기중에서 이산화탄소를, 그리고 흙에서 물을 얻어서 유기물인 포도당(C6H12O6)을 만들어내며, 그 과정에서 부산물인 산소가 발생한다]는 것입니다.

그러나 우리가 밝혀낸 것은 여전히 관찰자적인 입장에서 바라본 광합성의 광,화학적 반응과 변화의 과정일 뿐이기에, 무기물에서 유기물을 생산하는 것은 식물만이 할 수 있는 일이며, 모든 생물은 어떤 식으로든 식물에 의존하지 않고는 살아갈 수 없습니다. 우리 스스로는 유기물을 생성할 수 없기에 식물이 만든 유기물을 직접 섭취하거나 그것은 섭취한 다른 동물들을 먹으므로 생명활동을 유지할 수 있으며, 허파 역할을 해주는 식물들 덕분에 이산화탄소와 산소의 양이 적절하게 균형을 이뤄줘서 우리는 수억년 동안 생존해 올 수 있었던 것입니다. 즉 지구는 먼저 우리가 거주할 집과 먹을 것을 마련한 후에 우리를 이 땅에 풀어 놓은 것이며, 지금도 보이지 않은 모든 곳에서는 우리를 살게해주는 광합성이 활발하게 일어나고 있습니다.

우리의 모체인 지구는 언제까지 우리를 자궁이라는 한계 속에 묶어 둘 수 없을 것이기에 어떤 이유에서든 우리를 우주라는 바깥 세계로 출산하려고 할 것입니다. 우리는 모태를 통해 많은 경험과 지식을 축적하고 있지만, 출산의 시기가 지난 후에도 이 안에 안주하려고 한다면 분명 사산(死産)이라는 멸망의 길을 걷게 될 것입니다. 우리는 그 시기를 느끼기 시작했습니다. 이제는 스스로 날짜를 짚어 껍질을 깨고 새로운 세계로 나갈 준비를 해야만 합니다. 하나의 세계를 깬다는 것은 종말을 의미하기에 두렵겠지만, 종말 후에 열려있는 세계가 있다면 그것은 새로운 출발을 의미하기도 합니다. 어쩌면 이미 지구는 산통을 시작하고 있는지도 모릅니다. 어쨌든 우리는 영원히 지구에 머물 수 없기에 우주를 개척해야만 합니다.

우주를 향한 첫 걸음은 우리와 가까운 행성으로 이어질 것이므로, 화성이나 금성이 가장 유력한 이주 후보지가 될 것이고, 오랜 시간을 준비하고 치밀하게 짜여진 행성개조계획(Terraforming)을 실행하여, 그곳을 인류가 거주하고 번성할 수 있는 낙원으로 변모시키려 할 것입니다. 테라포밍은 토착 생물이 전혀 없고, 이주 생물체가 살기에도 부적한 환경을 지닌 행성을 생명체가 넘치는 녹색별로 만드는 작업이므로 어찌보면 개조라기 보다는 창조라고 할 수도 있습니다. 지난 글에서 잠깐 언급했 듯이 테라포밍은 우주적 규모의 예산과 자원과 시간의 투자가 필요하면서도, 수백년 이내에 그 성공을 확인할 수 없는 지루한 작업이며, 아무리 정밀한 계획을 세운다고 해도 생물, 화학, 지질, 기후, 천문 등등에서 비롯되는 변수들이 너무 많기 때문에 결과가 계획과 일치하기는 불가능하며 성공률도 매우 낮은 작업입니다.

그럼에도 우리는 성패의 여부를 떠나서 테라포밍을 시도할 수밖에 없습니다. 첫걸음을 떼지 않으면 영원히 걸을 수 없기 때문입니다. 또한 은하와 우주에 흩어져있는 수많은 별 중에서 지구와 유사한 환경의 별을 찾는 것보다 금성이나 화성을 개조하는 것이 더 저렴하고 쉽고 편리한 일이기도 합니다. 처음부터 성공한다는 보장은 없으나, 첫걸음이 없다면 경험도 지식도 얻을 수 없으므로 우주로 나아가지 못할 것이고, 비록 멸망을 피해 10억년을 더 살아남는다 해도, 우리는 엄마의 품 안에서 벗어나지 못하는 우주의 마마보이가 될 것입니다. 그러나 다행히도 우리는 우주시대를 준비하고 있습니다. 이미 일부 과학자들은 행성을 개조하기 위한 계획의 몇 부분을 조심스럽게 준비하고 있으며, 포괄적인 개조 모델을 제시하는 사람도 있습니다.

그 모든 계획과 이론은 불모지를 인류가 거주할 수 있는 행성으로 개조하는 것이 목적이므로, 공통적으로 우리 인류의 생존에 적합한 조건을 이루기 위한 다양한 방법으로 이루어지고 있습니다. 사람이 살 수 있는 기본적인 조건은 물, 공기, 온도, 식량 정도인데 이중 세가지는 식물의 광합성으로 해결할 수 있는데, 식물이 번성하게 위해서는 물과 빛이 필요하므로, 결국 식물이 번성한 행성은 사람이 살기에도 적합한 상태라고 할 수 있습니다. 그렇기 때문에 테라포밍을 성공하는데 있어서 가장 중요한 요소는 '식물을 얼마나 많이 그리고 빠르고 충분히 번성시키는가'입니다. 즉 모든 지구형 생명체는 광합성이나 그 결과물과 부산물을 필요로 하므로, 테라포밍의 성패는 광합성을 하는 개체의 개발과 그 개체의 번성율과 직결되는 것입니다.

지구형 행성인 금성의 표면은 반사도가 높은 불투명한 구름으로 덮여있기 때문에 가시광을 통해서 표면을 관찰할 수는 없지만, 그 크기와 화학 조성이 지구와 매우 비슷합니다. 금성의 표면에서는 활발한 화산 활동의 흔적이 발견되었으며, 이 화산중의 일부는 지금도 활동중입니다. 금성은 한 1억 년 동안에 걸쳐 표면이 빠르게 섭입한 후 수억 년 가량의 조용한 시기를 보내는 일이 되풀이 되는 것으로 여겨지고 있습니다. 오랜 옛날에 금성에 생물이 존재했고, 문명이 있었다고 해도 지금까지 그 흔적이 남아있을리 없는 이유도 바로 이와같이 5억년 마다 뒤집어지는 금성의 지각이 문명의 모든 흔적을 땅속 깊숙히 끌고내려가 버리기 때문입니다.

그래서 아무리 길게 잡아도 그들의 문명이 1~4억년 이내에 사라진 것이 아니라면, 금성에 탐사선을 착륙시키고 전지역을 골고르 살피며 굴착한다고 해도 문명에 대한 어떤 단서도 찾을 수 없는 것입니다. 그럼에도 금성은 우리와 유사한 생물이나 문명이 있었을 가능성이 가장 높은 행성입니다. 금성의 지름은 지구에 비해 겨우 650km 작아 지구의 0.949배이며, 질량은 지구의 80% 정도여서 지구와 너무나 유사하기에 쌍둥이라고 표현되기도 하는데, 두꺼운 이산화탄소 대기의 온실효과가 없다면 금성의 온도는 현재 지구의 표면온도와 비슷하게 됩니다. 물이 풍부했던 과거의 어느 한 때에는 지금의 지구처럼 생물이 살기에 이상적인 조건을 갖췄을 때가 있었으리라는 가정도 해볼 수 있게 됩니다. 또한 그 기간이 빠르고 길었다면 지구보다 먼저 생명을 잉태하고 문명을 꽃피웠을지도 모릅니다.

그들이 현재의 우리와 근접한 수준의 문명을 이루었을 무렵만 해도 금성은 살만한 행성이었지만, 그들도 우리와 비슷한 과정을 거치며 무분별한 자원을 개발하므로 온난화를 가속화시켰고, 불과 천년이 지나지 않아 자신들을 비롯하여 생명의 원천이랄 수 있는 생물까지 거의 사라지고 말았습니다. 행성의 대기에 오존층과 같은 바람막이가 재생되지 않자 강력한 자외선은 남아있던 지상 식물을 멸종시켜나갔고, 이산화탄소가 엄청나게 늘어났지만 식물이 사라진 행성은 정화되지 못했으며, 표면의 모든 수분은 수증기가 되어 온난화를 더욱 빠르게 가속시켜, 얼마지나지 않아 표면 온도는 수백도가 넘게 되었습니다. 그 속에서 살아남을 수 있는 생물은 전혀없었습니다. 주기적으로 일어나는 지표의 섭입(攝入)은 원래 1억년에 걸쳐 서서히 일어나던 생명을 위한 자양분의 재공급 과정이었지만, 생명이 사라진 행성에서의 섭입은 생명의 흔적을 소멸하는 과정이 되었습니다.

우리는 금성을 테라포밍하려는 거창한 계획을 세우고 있는데, 그 첫번째 과정이 그곳 환경에서 살아남을 수 있는 식물을 개발하는 것입니다. 물론 표면온도가 400도나 되는 가혹한 금성의 환경에 적응할 수 있는 그런 식물을 개발해낼 수는 있을지 모릅니다. 그러나 지금의 금성보다 훨씬 안정되었던 멸망 초기의 금성 표면에는 지금의 지구처럼 빽빽하게 식물이 덮혀있었음에도, 식물의 정화 속도보다 환경의 악화속도가 더 빨랐기 때문에 그 식물들은 환경을 개선하지 못했습니다. 그때보다 더 혹독한 지금의 금성 전체에 인위적으로 유전자를 변형한 식물을 빼곡히 심을 수 있다고 하여도 테라포밍의 성공여부는 불투명하게 됩니다.

우리가 죽지않는 불사의 식물을 개발하고, 수백년에 걸쳐 그것을 이식하는 작업을 한다고 해도, 우리가 할 수 있는 것이란 겨우 금성 표면의 1/1000 에 그 식물을 퍼트리는 정도에 불과합니다. 이러한 노력을 대를 이어가며 꾸준히 지속한다고 해도 그 식물이 금성의 대기를 정화시키고 안정된 자연 상태로 만들기까지는 1억년이 넘게 걸릴 것입니다. 지구가 원시대기에서 적당한 산소농도를 지닌 상태가 되기까지는 광합성을 시작한 원시생물의 무서운 번식력으로도 10억년에서 20억년이 걸렸고, 마침내 계속되는 광합성으로 바다가 산소로 포화되고 그것이 대기 중으로 방출되어 성층권에 오존층을 형성되기까지는 다시 수억년이 걸렸습니다. 그것이 지구 테라포밍의 기초작업이었습니다. 기초가 갖춰진 후에야 비로소 단세포 원핵생물은 안정적으로 합쳐지고 진핵생물과 다세포 생물로 발전할 수 있게 되었습니다.

그런데 생명의 원천이랄 수 있는 물도 대부분 사라져버리고, 1km 깊이의 바다속에 있는 것 같은 무시무시한 대기 표면의 압력을 가진 햇볕도 거의 없는 금성 표면에서 어떻게 광합성을 하는 식물을 번성시켜 테라포밍을 할 수 있다는 것인지, 이런 계획은 SF(Science Fiction)가 아니라 판타지(Fantasy)에 지나지 않습니다. 생존한다는 것과 번성한다는 것은 큰  차이가 있는 것입니다. 행성을 개조하는데 광합성을 이용하려는 것은 두가지의 목적을 이루기 위함입니다. 광분해와 화학작용을 통해 산소를 얻고 이산화탄소를 고정 혹은 소진하는 것이 첫째고 다음이 유기물을 얻는 것입니다. 그리고 그것에 식물을 이용하려는 것은 식물의 기본적인 특성인 번식때문이며, 식물만이 두가지의 목적을 동시에 달성시킬 수 있기 때문입니다.

그러나 두가지 목적중에서 한가지를 만을 선행하려한다면 반드시 식물에 의존하지 않아도 될 가능성이 있습니다. 금성대기를 가득 메운 이산화탄소를 줄이고 산소의 양을 늘이려고 한다면 그와 같이 가혹한 환경에서 살아남을 수 있는 식물을 개발하기 보다는 화학적 작용을 지속할 수 있는 나노단위의 기계를 대량 생산하여 대기와 지표 곳곳에 살포하는 것이 더 효과적일 수 있습니다. 금성 현지에 생산시설을 만들고, 금성에서 그 재료를 취하여 가공하며, 반영구적인 이산화탄소 분해기계를 수백년 동안 금성에 살포한다면 빠른 기간내에 큰 효과를 볼 수 있을 것입니다. 그리고 어느 정도의 효과가 나타나서 온실효과가 줄고 온도가 100이하로 내려갔을 때, 그에 적합한 식물을 개발해 다음 단계의 개조작업을 시작한다면 조금 더 쉽고 빠르게 테라포밍을 이룰 수 있을 것입니다.

물론 물을 생산할 방법도 찾아야하고 그곳에 적응할 수 있는 다양한 생물의 개발 등, 여러가지 문제들이 산재해 있지만, 기본 환경만 갖춰진다면 지구에서 5억여년 전 캄브리아기의 대폭발이 있었듯이 금성에서도 스스로 새로운 생물을 생산하기 시작할 것입니다. 만약 인류가 금성 개조를 끝내지 못하고 멸종한다고 해도, 금성은 자생력을 가진 가이아가 되어 진화에 진화를 거듭하여 제 2의 지구가 될 것입니다. 20억년 전, 금성에 살았던 고도의 문명이 지구개조를 계획했듯이 우리는 금성에 대한 복구계획을 세워야 합니다. 아름다웠던 금성(Venus)으로..

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- 글이 약간 길어져 몇군데 잘라내다보니 잘 연결되지 않는 부분이 있네요 ^^;