외계문명의 대침묵(Great Silence) 2

-외계문명의 대침묵(Great Silence) 1편에서 이어집니다.

transmission
1974년 11월 16일, 푸에르토리코(Puerto Rico)에 위치한 아레시보 천문대(Arecibo Observatory)에서는 허큘레스 성운 (Hercules constellation) 내에 약 30만개의 항성으로 이루어진 구상성단 M13(Messier 13)을 향해 마이크로파를 발사했는데, 이 신호를 아레시보 메시지(Arecibo message)라고 합니다. 크기가 210 bytes에 불과한 아레시보 메시지는 직경 305m의 전파망원경을 통해 초당 10 bits의 정보를 2380MHz의 주파수로 약 3분 동안 전송하였습니다.

25,000 광년이나 떨어져있음에도 수신지를 굳이 구상성단 M13처럼 오래된 별로 택한 이유는 메시지를 해독할 수 있는 지능을 갖추려면 생물의 진화에 시간이 필요하다고 생각했기 때문입니다. 아레시보 메시지는 프랭크 드레이크(Frank Drake)와 칼 세이건(Carl Sagan) 등 당시의 가장 뛰어난 과학들에 의해 만들어진 것으로, 인류와 인류의 문명에 대한 모든 것을 정리해 1679개의 바이너리 코드(이진법)로 축약해 놓고 있습니다.

그런데 아레시보 메시지는 왜 이진법으로 만들어진 것일까요? 메시지의 제작자들은 지능을 갖춘 외계인들이 있다면 그들도 자연의 기본 언어인 '수'를 사용할 것이라고 생각하였습니다. 그런데 우리가 사용하는 십진법은 우리의 손가락이 10개라는 사실에서 비롯되었기 때문에 인류에게만 의미를 갖는 임의적인 수라고 할 수 있습니다.. 만약 손가락이 8개인 외계인이라면 팔진법을 사용할 수도 있으므로, 십진법보다 훨씬 기본적인 체계인 0과 1의 이전법으로 메시지를 제작하게 된 것입니다. 또한 이진법은 '있다'와 '없다'로도 표시할 수 있으므로 숫자를 쉽게 그림으로 나타낼 수 있는 장점도 있습니다.

그리고 메시지의 제작자들은 코드의 수를 신중하게 결정하였습니다. 아레시보 메시지가 1679개의 숫자로 이루어져 있는 이유는 1679가 1과 자기 자신을 제외하면 약수로 23과 73밖에 갖지 않기 때문입니다. 외계인들이 메시지를 받는다고 해도 숫자를 아래 그림과 같이 일렬로 늘어놓는다면 그 의미를 해석하기 매우 어려울 것입니다.

0000001010101000000000000101000001010000000100100010001000100101100101010101010101010010010000000000000000
0000000000000000000001100000000000000000001101000000000000000000011010000000000000000001010100000000000000
0000111110000000000000000000000000000000011000011100011000011000100000000000001100100001101000110001100001
1010111110111110111110111110000000000000000000000000010000000000000000010000000000000000000000000000100000
0000000000001111110000000000000111110000000000000000000000011000011000011100011000100000001000000000100001
1010000110001110011010111110111110111110111110000000000000000000000000010000001100000000010000000000011000
0000000000001000001100000000001111110000011000000111110000000000110000000000000100000000100000000100000100
0000110000000100000001100001100000010000000000110001000011000000000000000110011000000000000011000100001100
0000000110000110000001000000010000001000000001000001000000011000000001000100000000110000000010001000000000
1000000010000010000000100000001000000010000000000001100000000011000000001100000000010001110101100000000000
1000000010000000000000010000011111000000000000100001011101001011011000000100111001001111111011100001110000
0110111000000000101000001110110010000001010000011111100100000010100000110000001000001101100000000000000000
0000000000000000001110000010000000000000011101010001010101010100111000000000101010100000000000000001010000
0000000000111110000000000000000111111111000000000000111000000011100000000011000000000001100000001101000000
0001011000001100110000000110011000010001010000010100010000100010010001001000100000000100010100010000000000
00100001000010000000000001000000000100000000000000100101000000000001111001111101001111000

그러나 메시지를 수신할 정도의 지능을 가진 외계인이라면 1679라는 숫자의 특성을 알고 있을 것이므로, 이 숫자들을 23행 73열이나 73행 23열 식으로 우리가 원하는 바대로 배열하게 될 것입니다. 물론 메시지의 제작자들이 의도한 배열은 아래와 같은 경우입니다. 숫자를 23열 73행으로 배열한 후에 0과 1을 없음과 있음으로 대체해서 표현하면 메시지는 아래 오른쪽의 그림과 같은 형태로 만들어집니다. 언뜻 보기만 해도 어떤 의미가 담겨있음을 알 수 있습니다.

00000010101010000000000
00101000001010000000100
10001000100010010110010
10101010101010100100100
00000000000000000000000
00000000000011000000000
00000000001101000000000
00000000001101000000000
00000000010101000000000
00000000011111000000000
00000000000000000000000
11000011100011000011000
10000000000000110010000
11010001100011000011010
11111011111011111011111
00000000000000000000000

00010000000000000000010
00000000000000000000000
00001000000000000000001
11111000000000000011111
00000000000000000000000
11000011000011100011000
10000000100000000010000
11010000110001110011010
11111011111011111011111
00000000000000000000000
00010000001100000000010
00000000001100000000000
00001000001100000000001
11111000001100000011111
00000000001100000000000
00100000000100000000100
00010000001100000001000
00001100001100000010000
00000011000100001100000
00000000001100110000000
00000011000100001100000
00001100001100000010000
00010000001000000001000
00100000001100000000100
01000000001100000000100
01000000000100000001000
00100000001000000010000
00010000000000001100000
00001100000000110000000
00100011101011000000000
00100000001000000000000
00100000111110000000000
00100001011101001011011
00000010011100100111111
10111000011100000110111
00000000010100000111011
00100000010100000111111
00100000010100000110000
00100000110110000000000
00000000000000000000000
00111000001000000000000
00111010100010101010101
00111000000000101010100
00000000000000101000000
00000000111110000000000
00000011111111100000000
00001110000000111000000
00011000000000001100000
00110100000000010110000
01100110000000110011000
01000101000001010001000
01000100100010010001000
00000100010100010000000
00000100001000010000000
00000100000000010000000
00000001001010000000000
01111001111101001111000

이제 1679개의 숫자로 이루어진 아레시보 메시지에 들어있는 정보를 알아보겠습니다.

1. 숫자(Numbers)

1 2 3 4 5 6 7 8   9  10    
------------------------
0 0 0 1 1 1 1 00 00 00
0 1 1 0 0 1 1 00 00 10
1 0 1 0 1 0 1 01 11 01
X X X X X X X X   X   X

메시지의 최상단의 4행(行, line)을 이루는 첫번째 섹션은 1부터 10까지의 수를 왼쪽 열에서부터 이진법으로 표시하고 있습니다. 4번째 행은 숫자를 구분하기 위한 표시점(X)의 역할만 하고 있습니다. 2는 이진법의 수 10이므로 010으로, 9는 이진법의 수 1001이므로 001001로 표시되어 있습니다.

2. DNA 원소(DNA elements)

H C N O P
1 6 7 8 15
-----------
0 0 0 1 1
0 1 1 0 1
0 1 1 0 1
1 0 1 0 1
X X X X X

두번째 섹션은 우리 인류의 DNA를 구성하고 있는 기본 원소들의 원자번호를 표시하고 있습니다. 우주에서 위치가 다를지라도 원소의 특성은 달라지지 않을 것이므로, 주기율표상의 원자번호만으로 이것을 표시할 수 있는 것입니다. 마지막 행은 정보를 구분하기 위한 표시점(X)입니다. 왼쪽에서부터 이진법으로 표시된 0001은 원자번호가 1인 수소(H)이고, 제일 오른쪽의 1111은 십진법의 15이므로 원자번호가 15인 인(P)이 됩니다. 이렇게 원자번호를 이용해서 DNA의 기본을 이루는 다섯 가지 원소인 수소(H), 탄소(C), 질소(N), 산소(O), 인(P)을 표시했습니다.

3. 뉴클레오티드(Nucleotides)

(C₅OH₇) (C₅H₄N₅) (C₅H₅N₂O₂) (C₅OH₇)


(PO₄)                                               (PO₄)


(C₅OH₇) (C₄H₄N₃O) (C₅H₄N₅O) (C₅OH₇)


(PO₄)                                                (PO₄)
 

세번째 섹션은 생명체에게 중요한 6가지의 분자들의 화학식과 이들이 결합하는 방식을 나타내고 있습니다. 각각의 숫자는 앞의 섹션에서 표시된 원소의 배열대로 원자의 수를 나타내는 것이므로 분자식의 배열과는 다릅니다. 예를 들어 디옥시리보스(deoxyribose)는 C5OH7 형태의 분자식을 이루는데, 이를 표시한 메시지의 이진수를 십진법으로 바꿔보면 75010 이라는 숫자가 나옵니다. 이것을 두번째 섹션의 DNA를 구성하는 다섯 가지 원소와 순서대로 배열하면, 각각의 원자수는 H=7, C=5, N=0, O=1, P=0 이 됩니다.

이런 방식으로 메시지를 분석하면 다음과 같이 6가지 분자들의 화학식을 얻을 수 있습니다.
C₅OH₇= 디옥시리보스(Deoxyribose), C₅H₄N₅= 아데닌(Adenine), C₅H₅N₂O₂=타이민(Thymine), PO₄= 인산염(Phosphate), C₄H₄N₃O=사이토신(Cytosine), C₅H₄N₅O=구아닌(Guanine) 
DNA는 아데닌, 구아닌, 사이토신, 타이민의 염기와 디옥시리보스의 당과 염기로 이루어진 4종류의 뉴클레오티드로 이루어져 있습니다. 이 신호를 받은 외계인이 당, 염기, 인산의 분자식과 이들의 결합 방식을 연구하면 곧 복제가 가능하다는 것을 깨닫고, 이것이 지구 생물에 대한 정보임을 알 수 있을 것입니다.

4. 이중 나선 구조(Double helix)

11
11
11
11
11
01
11
11
01
11
01
11
10
11
11
01
10

염기-당-인산의 결합으로 이루어진 뉴클레오티드(nucleotide)는 핵산을 구성하는 단위체로, 생명체의 유전물질인 DNA와 RNA의 기본적인 구성이라고 볼 수 있습니다. 그림에서 파란색은 DNA의 이중 나선형 구조를 나타내고 있습니다. 그리고 수직의 흰 막대는 위 섹션의 뉴클레오티드의 결합 구조에서 이어져 내려오고 있어서, 정보를 해독하는 외계인에게 이것이 인류의 염기쌍(base pair)의 수를 표시하고 있음을 알려주고 있습니다.

1111111111110111 1111101101011110 = 4,294,441,822 

실제 인간 게놈(genome)에는 약 32억 정도의 염기쌍(base pair)이 있는데, 아레시보 메시지를 제작할 당시에는 이에 대한 정확한 정보가 없었는지 43억개로 표시하고 있습니다.

5. 인류(Humanity)

               X011011
                 111111
 X0111     110111
                 111011
                 111111
                 110000

이 섹션에서는 인류에 대한 정보를 다루고 있습니다. 그림의 빨간색은 사람의 외형을 나타낸 것이고, 왼쪽의 파란 수직막대는 사람의 키를 표시하는 지시선이고, 그 사이의 하얀색이 사람의 키를 나타내는 이진수입니다. 표시점(x)이 왼쪽에 있으므로 오른쪽에서부터 1110으로 읽으면 됩니다. 그런데 전파를 수신한 외계 문명은 우리의 도량 단위를 알 수 없으므로, 숫자를 알아내도 실제 사람의 키를 알아내기란 불가능합니다. 그래서 메시지 제작자들은 전파의 파장(wavelength)을 스케일의 단위로 사용하기로 하고, 전파를 송신할 때의 주파수까지 미리 2380MHz로 정해 두었습니다.

광속(m/sec) = 주파수(/sec)*파장(m)이므로, 파장(m) = 광속/주파수입니다. 여기에 아레시보 메시지를 보낸 주파수인 2,380MHz를 대입하면 300,000,000m/2,380,000,000hz = 0.126050m가 됩니다. 즉 인류와 외계인 사이에는 12.6cm를 기본 스케일로 하는 공통의 도량 단위가 생긴 것입니다. 메시지에는 인류의 평균 신장이 1110이라고 표시되어 있습니다. 1110 = 14 이므로, 14*12.6cm = 176.4cm가 됩니다. 사실 176.4cm는 지구인의 평균 신장이 아니라 프랭크 드레이크의 키라고 합니다.

그리고 오른쪽의 숫자는 1974년 당시 지구의 인구수를 나타내고 있습니다. 표시점(x)이 왼쪽 위에 있으므로, 맨 아래 줄의 오른쪽에서 왼쪽으로 가면서 윗줄을 읽어 나가야 합니다.
000011 111111 110111 111011 111111 110110 = 4,292,853,750
당시의 인구가 43억 명이었나 봅니다.

6. 행성(Planets)

                      지구
태양 수성 금성         화성 목성 토성 천왕성 해왕성 명왕성

이 섹션에서 이진수는 의미를 지닌 숫자가 아니라 그래픽을 표현하기 위한 수단으로 사용되고 있습니다. 왼쪽 끝의 큰 사각형이 태양이고, 그 다음에 수성과 금성이 있고, 인류가 거주하는 지구는 위로 올라간 상태로 표시되어 있습니다. 간결한 그림만으로 태양과의 거리나 행성끼리의 거리를 나타내지는 못했지만 어느 정도 행성의 크기는 비교하고 있습니다.

7. 전파망원경(Telescope)

            100101
            111110X

마지막 섹션은 메시지를 보내는 전파망원경에 대한 정보를 담고 있습니다. 보라색과 파란색은 전파망원경의 모양과 전파가 퍼져나가는 형태를 나타내는 것이고, 흰색은 망원경의 크기를 표시한 것입니다.
100101 111110을 십진법으로 바꾸면 2,430이 됩니다. 이것도 역시 메시지를 보낸 전파의 파장을 도량 단위로 사용하고 있으므로 2,430 * 12.6cm = 30,618cm 즉 안테나의 크기가 306m임을 알려주고 있습니다.

아레시보 메시지는 이렇게 메시지를 구성하는 수를 표시하는 기수법과 구성하는 코드의 개수, 전파를 보내는 주파수의 파장과 신호를 받을 대상까지 치밀하게 계산한 후에 보내졌습니다. 25,000년 후 아레시보 메시지를 받게 될 문명이 우리와 비슷한 수준이라면 고심해서 만든 이 메시지의 내용을 충분히 파악할 수 있을 것입니다. 그러나 그들이 우리에게 신호을 보낸다고 해도 우리가 그들의 답신을 받기까지는 다시 25,000년이 걸립니다. 만약 운이 좋아 훨씬 가까운 별에서 우리의 신호를 받는다면 더 빠른 답신을 받을 수도 있을 것입니다. 그러나 그것은 천년 후가 될 수도 있으며 만년 후가 될 수도 있습니다. 그러나 우리의 문명이 만년 후까지 지속될 수 있을지는 의문입니다.

광대한 우주에서 문명과 문명이 만나기 위해서는 그것을 가로막고 있는 공간의 장벽을 넘어야만 합니다. 그리고 공간의 문제는 시간의 문제이기도 합니다. 우주에 존재하는 모든 문명에게 시간은 가장 큰 적입니다. 공간을 초월하여 시간에서 자유롭거나 아니면 문명이 지속적으로 유지될 수 있어야만 시간에 구속받지 않고 여러 문명들과 만날 수 있습니다. 다른 문명들이 서로 가까이 있다면 모르지만 이 넓은 우주에서 문명은 징검다리를 이루고 있지 않습니다. 그리고 위험한 우주는 문명이 걸음마를 뗄 때까지 기다려주지 않습니다. 우리가 외계문명의 존재를 확인하려면 오랫동안 살아남는 수밖에 없습니다.



혹시 구상성단 M13에서 25,000광년 전에 우리와 같은 생각을 하고 전파를 쏘아 보낸 문명이 있다면 비록 그들과 만날 수는 없을지라도 우리는 그 신호를 받는 순간 우주에는 지적인 생명체가 존재하거나 존재했었다는 증거를 얻게 됩니다. 마찬가지로 우리는 먼 외계 어느 행성을 위해서 메시지를 끊임없이 보내야만 합니다. 우리 인류의 운명이 앞으로 천년도 지속하지 못한다 할지라도 우리에겐 우주 곳곳에 우리가 존재했음을 알려야할 의무가 있는 것입니다. 앞으로 나타나게 될 수많은 문명들에게 저 먼 우주에 지구라는 별이 있었고, 우주가 그리 외로운 곳이 아니라는 증거를 남겨야 하는 것입니다.

-아레시보 메시지와 관련된 내용은 위키백과를 참고하여 작성한 것입니다.
-이미지 출처 : 위키백과
-외계문명의 대침묵(Great Silence) 3편으로 이어집니다.