지난 12월 17일 국내 개봉한<아바타: 불과 재>는 다시 한번 관객을 판도라라는 낯선 세계로 이끌고 있다. 아바타의 세 번째 시리즈인 불과 재에는 불타는 화산 지대라는 배경만큼이나 관객 호기심을 자극하는 존재가 등장한다. 판도라 하늘을 유영하는 거대 부유 생명체, ‘메두소이드(Medusoid)’다.
메두소이드는 외형만 보면 해파리를 연상시키지만, 공중에 머무는 방식은 기존 생물과 전혀 다르다. 오묘한 빛깔을 띠고 하늘을 나는 모습은 땅을 딛고 서는 데 익숙한 인간에게 판타지처럼 느껴진다. 그러나 과학의 시선으로 바라보면, 이러한 형태의 생명체는 특정 외계 환경에선 개연성 있는 진화 시나리오로 설명될 수 있다.
칼 세이건이 상상한 ‘하늘의 생태계’
이 설정은 천문학자 칼 세이건이 제시한 생명 모델을 자연스럽게 연상시킨다. 1976년, 칼 세이건은 물리학자 에드윈 살피터와 함께 ‘거대 행성 대기에서의 입자, 환경, 그리고 가능한 생태계(Particles, environments, and possible ecologies in the atmospheres of massive planets)’라는 논문을 발표하며, 가스 행성 대기 속에서 가능한 생명체 모델을 제안했다.
논문에선 가스 행성 대기에서 서식할 수 있는 생명체를 기능과 역할에 따라 세 가지 유형으로 나누어 설명했다. 플랑크톤처럼 떠다니다가 대기 깊은 곳으로 가라앉아 소멸하는‘싱커(Sinker)’, 싱커를 먹으며 몸집을 키워 부력을 얻고 공중에 머무는 ‘플로터(Floater)’, 그리고 제트 추진과 유사한 방식으로 이동하며 플로터를 사냥하는 포식자 ‘헌터(Hunter)’가 그것이다. 영화 속 메두소이드 설정은 논문 속 ‘플로터’ 개념과 여러 면에서 닮았다.
‘공중 부양’을 위한 세 가지 과학적 조건
그렇다면 세이건과 살피터는 어떤 근거로 부유 생명체의 존재를 상상했을까? 두 과학자는 유체역학적 관점에서, 부유 생명체가 존재하기 위해 세 가지 조건이 필요하다고 설명했다.
첫 번째는 높은 대기 밀도다. 사람이 튜브를 타고 물에 뜰 수 있는 이유는, 튜브 속 공기로 인해 전체 밀도가 물보다 낮아지기 때문이다. 이와 마찬가지로 행성의 대기가 충분히 밀집돼 있다면, 생명체는 밀도를 낮춰 비교적 쉽게 공중에 머무를 수 있다.
두 번째는 거대한 가스주머니다. 칼 세이건은 이러한 생명체가 열기구처럼 체내 온도를 높이거나, 수소․헬륨처럼 가벼운 기체를 몸속에 채워 부력을 얻도록 진화했을 가능성을 제시했다.세 번째는 에너지 확보 방식이다. 공중을 떠다니는 생명체에게 가장 직접적인 에너지원은 태양 빛이다. 따라서 광합성은 가장 단순하고 효율적인 수단이 된다. 또 다른 방법으로는, 대기 중에 떠다니는 유기물이나 미생물(싱커)을 걸러 먹는 여과 섭식도 가능하다.
상상이 현실로? 금성에서 포착된 단서
이러한 조건에 부합하는 장소로 최근 주목받는 곳이 있다. 바로 지구의 이웃 행성 금성이다.금성 대기 약 50~60km 높이에선 표면과 달리 온도와 압력이 상대적으로 완화돼, 지구 환경과 어느 정도 비슷해진다. 이 구간은 이론상 미생물이 부유하며 존재할 가능성이 논의되는 영역으로, 오래전부터 ‘금성의 거주 가능 고도(The cloud-layer habitable zone of Venus)’로 불려 왔다.
2024~2025년 사이 영국 카디프 대학을 중심으로 한 국제 연구진은 학회 발표와 후속 연구를 통해 이 가설을 뒷받침하는 흥미로운 관측 결과를 보고했다. 하와이와 칠레의 전파망원경을 이용해 금성 구름층을 정밀 관측한 결과, 생명 활동과 연관 가능성이 논의되는 물질인 인화수소(Phosphine) 농도가 시간에 따라 변동하는 양상을 포착한 것이다.
연구진은 특히 인화수소 농도가 금성의 낮과 밤 주기에 따라 증감하는 패턴에 주목했다. 단순한 화학 반응이라면 농도가 일정하거나 불규칙하게 변하는 것이 일반적이다. 그 때문에 일부 연구자들은 해당 패턴을 생명 활동 가능성 중 하나로 해석하고 있다. 약 50년 전 칼 세이건이 상상했던 ‘공중 부유 생태계’라는 개념이, 전혀 다른 방식으로 현실과 맞닿을 가능성을 보여주는 대목이다.
<아바타: 불과 재>가 보여주는 메두소이드는 분명 상상 속 존재다.그러나 밀도 높은 대기와 부력을 활용할 수 있는 환경이 갖춰진다면, 그러한 생명체가 등장하는 시나리오 자체는 과학적으로 충분한 개연성을 지닌다. 인류가 언젠가 금성이나 목성, 혹은 더 먼 우주의 구름 행성에서 마주할지 모를 미래의 풍경일지도 모른다.
글 : 김청한 과학칼럼니스트, 일러스트 : 이명헌 작가
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