외계 생명체 탐사에서는 지구와 유사한 행성이 유력한 후보로 여겨집니다. 그러나 생명체가 탄생하고 번성할 수 있는 최적의 장소가 반드시 지구라고 할 수는 없습니다. 《뉴욕 타임스》의 과학 저널리스트 네탈리 월초버 (Natalie Wolchover) 가 연구자들에게 지구보다 생명체가 더 잘 번성할 수 있는 행성의 조건에 대해 취재한 결과를 보도했습니다. Superhabitable Worlds: https://arxiv.org/abs/1401.2392 K 적색왜성에서 시뮬레이션된 조명을 받은 정원채과 남조류에서 유의미한 광합성 관찰 | 국제천문학회지: https://doi.org/10.1017/S1473550424000132 지구보다 더 거주 가능한 행성들? 그들 은 우리 우주에 있습니다. - 《뉴욕 타임스》: https://www.nytimes.com/2026/10/13/science/inhabitable-planets-solar-system.html
2014 년에 이미 논문으로 정리된 바 있는 웨이커州立대학교 존 아머스트롱과 천문학자 르네 헤라의 연구는 지구보다 생명체가 더 잘 번성할 수 있는 행성이 존재할 수 있다는 가설을 제시했습니다. 두 연구자가 논의한 '초주거 가능 행성'은 지구보다 더 다양한 생명체가 오랫동안 번성할 수 있는 행성을 의미하며, 인간이 지구보다 더 편안하게 살 수 있다는 뜻은 아닙니다. 월초버의 취재에 따르면, 연구자들이 초주거 가능 행성으로 가정하고 있는 것은 지구의 지름보다 20~30% 크고 질량이 약 2 배인 암석 행성입니다. 또한 항성을 공전하는 영역인 '주거 가능 영역'(Habitable Zone) 내에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 조건도 포함되어 있습니다.
헤러 박사와 그의 동료들에 따르면, 지구보다 약간 큰 암석 행성은 두꺼운 대기를 유지하기 쉬우며, 이 대기가 낮과 밤의 온도 차를 완화하거나 지표면의 넓은 범위에 물을 퍼뜨리는 데 도움이 될 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 또한 지표면이 넓어지면 생물의 서식지가 증가할 것으로 기대됩니다. 헤러 박사와 그의 동료들은 거대한 대륙에서는 해에서 먼 내륙부에 광활한 사막이 형성되기 쉬우나, 대륙이 군도처럼 작게 분산되어 있으면 다양한 서식 환경이 생성될 수 있다고 설명했습니다. 지구에서는 심해보다 얕은 해역에서 생물 다양성이 더 높기 때문에, 깊은 대양에 덮여 있는 행성보다 얕은 해가 더 넓은 행성이 생명체의 번영에 더 적합하다는 것이 밝혀졌습니다. 또한, 긴 수명과 밝기 변화가 완만한 항성을 공전하는 행성은 생명체가 긴 시간 동안 진화할 수 있을 것이라고 헤러 박사와 그의 동료들은 생각합니다. NASA 의 발표에 따르면 태양이 안정적으로 빛나는 기간은 약 100 억 년이지만, 태양보다 작고 온도가 낮은 K형 적색왜성에서는 150 억 년에서 450 억 년 동안 지속될 수 있습니다. K형 적색왜성은 태양보다 밝기 변화가 완만하고, 거주 가능 지대의 위치도 천천히 이동하기 때문에 행성이 생명에 적합한 환경을 오랫동안 유지할 수 있을 가능성이 있습니다. 반면, NASA 는 K형 적색왜성보다 작고 긴 수명을 가진 M형 적색왜성을 공전하는 행성에 대해 강한 방사선에 노출되는 문제를 지적했습니다. M형 적색왜성의 거주 가능 지대는 항성에 매우 가까워 항성의 활동이 활발할 경우 행성이 강한 X 선이나 자외선을 받아 대기를 잃을 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이 점, K형 적색왜성은 M형 적색왜성보다 활동이 덜 격렬하며 행성에 도달하는 유해한 방사선도 적다는 것이 밝혀졌습니다.
이러한 특징들 때문에 우주생물학자 이바 빌로비치 박사와 그의 연구팀은 지구보다 생명체가 더 잘 번성할 수 있는 행성을 찾기 위해 K형 주계열성을 공전하는 행성을 유망하게 보고 있습니다. K형 주계열성의 빛이 광합성에 적합한지 확인하기 위해 연구실에서 K형 주계열성의 빛과 태양 빛을 각각 재현했습니다. 식물인 가든 크레스와 광합성을 수행하는 세균인 '시아노박테리아'의 일종을 배양하여 성장과 광합성 효율을 비교했습니다. 아래는 가든 크레스를 배양한 모습입니다. 상단에는 태양 빛을 재현한 환경, 중간에는 K형 주계열성의 빛을 재현한 환경, 하단에는 빛을 쬐지 않은 환경이며, 왼쪽부터 1일째, 3일째, 5일째, 7일째의 모습을 보여줍니다.
빌로비치 박사와 그의 연구팀이 2024 년에 발표한 논문에 따르면, K형 주계열성의 빛으로 재배한 가든 크레스는 성장 정도와 광합성 효율이 태양 빛으로 재배한 것과 동등했습니다. 반면, 시아노박테리아는 태양 빛 아래보다 K형 주계열성의 빛 아래에서 더 잘 증식했으며 광합성 효율도 높았다고 합니다. 다만, 헤러 박사와 그의 연구팀이 이론적으로 검토한 것은 생명체가 잘 번성할 수 있는 행성의 조건이며, 빌로비치 박사와 그의 연구팀이 확인한 것은 연구실에서의 생물 성장에 불과합니다. 지구보다 생명체가 더 번성할 수 있는 행성이 실제로 존재하는지는 이 연구들로는 아직 확인되지 않았습니다.
원문 보기 | 출처: Gigazine