[다큐온★하이라이트] 우주와 인간의 시원 - 우린 어디서 시작되었을까? | “우리는 어디서 왔는가” (KBS 210101 방송)

다큐ON (토요일 밤 11시 40분 KBS 1TV)
“우리는 어디서 왔는가” (2021년 1월 1일 방송)

‘우리 인류는 어디서 왔고, 어디로 가는가?’
‘저 별은 과연 나와 얼마나 떨어졌고 별의 정체는 무엇일까?’

누구나 어린 시절 한 번쯤 밤하늘을 보며 별에 대한 궁금증을 가졌던 기억이 있다.
별은 우주와 인간의 연결고리이자 인류가 오랫동안 품어온 우주에 대한 호기심의 시작이기도 하다.

2021년 신축년 KBS ‘다큐 온’ 첫 방송에서 호모사피엔스(인간)의 영원한 고민, ‘우주와 인간의 시원’에 대한 답을 찾아간다.

우리는 어디에서 왔을까? 세상은 언제 어떻게 생겨났을까?
세상 속에서 나는 어떤 존재인가?

그렇다면 이 궁금증들은 어디서 풀 수 있을까?
과학탐험가 문경수가 궁극적인 질문의 해답을 찾기 위해 과학의 여정을 떠난다.
물리학, 생물학, 천문학, 고생물학 분야 국내 최고 과학자들을 만나 우리 주변의 자연에서 우주와 생명의 진화와 그 변화과정의 증거들을 찾아보고 우주 속에 존재하는 우리 인간의 위치와 역할에 대해 생각해보는 시간을 갖는다.

◎ 우주는 어떻게 생겨났을까?

우리가 사는 세상은 어떻게 생겨났을까? 현대 과학에서는 한 점에서 폭발해서 이 모든 것이 시작되었다는 빅뱅 이론으로 우주의 기원을 설명한다. 빅뱅 후 별과 은하가 만들어지고 태양이 생기고 우리 지구가 탄생했다.

모든 것은 빅뱅에서 왔다.
빅뱅 후 은하계가 생기고 태양계가 만들어졌고 지구가 생겼다.
- 정우성 / 포항공과대학 물리학과 교수

◎ 지구의 나이를 어떻게 알 수 있었을까?

과학자들은 지구의 나이를 46억 년 정도로 추산하고 있다. 그렇다면 그 시간을 어떻게 알 수 있었을까? 지질학자들은 화석이 나오는 지층의 연대로 지구 나이를 조금씩 밝혀내 왔지만 현재는 암석이 아닌 운석을 통해 지구의 정확한 나이를 측정한다. 운석은 태양 형성과정에서 지구와 같은 시기에 우주 먼지들이 뭉쳐서 만들어진 것인데 우주를 떠돌다가 지구 중력에 이끌려 떨어졌다. 이 때문에 과학자들은 지구 표면에 떨어진 운석을 채집하고 분석, 연구해 태양계 탄생과 진화 과정의 증거로 쓰고 있다. 발견되는 운석의 80%가 남극지역에서 채집되는데 이는 남극의 만년설이 운석 보관창고 역할을 하기 때문이다. 1970년대 미국과 일본을 중심으로 세계 여러 나라가 남극 운석 연구에 합류하는 가운데 우리나라도 지난 2006년 극지연구소 남극 운석탐사대가 꾸려졌다. 극한의 환경 속에서 운석을 찾기 위해 사투를 벌이는 탐사대의 활약과 그들이 찾아낸 운석의 연구결과를 통해 운석이 전하는 과거 지구의 이야기를 들어본다.

운석을 연구하면 태양계가 어디에서 와서 언제 만들어졌고
태양계를 이루는 지구, 달, 소행성 등이 어떻게 생겨났는지를 알 수 있게 되는 것이죠.
- 박창근 / 극지연구소 선임연구원

◎ 최초의 생명체는 어디에서 온 것일까?

지구는 태양계에서 유일하게 생명이 존재하는 행성이다. 그렇다면 최초의 생명은 어디에서 온 것일까? 현재까지 밝혀진 바로는 원핵생물이 증식을 거듭하며 만들어놓은 화석 ‘스트로마톨라이트’가 생명체의 기원을 설명하는 가장 유력한 근거로 제시된다. 스트로마톨라이트는 해안 퇴적물 속에 갇힌 시아노박테리아 등 미생물의 광합성에 의해 형성됐다. 지구에서 최초로 광합성을 한 시아노박테리아는 산소를 방출해 인간과 같은 산소 호흡 생물이 지구에 살 터전을 마련해주었는데 현재 알려진 가장 오래된 지구 생명체 화석은 캐나다 퀘벡에서 발견된 38억~43억년 전 미생물의 것으로 추정되고 있다. 한편 우리나라에서도 지구 생명체의 흔적이 존재한다. 백령도 근처의 작은 섬, 소청도에서 발견된 스트로마톨라이트를 통해 원시세포에서 시작돼 멸종과 진화를 반복해온 생명의 역사를 알아본다.

생명의 역사가 1년이라면 모든 생명체는 바다에서 시작되죠. 그 시점을 1월 1일 0시라고 해요.
12월 21일쯤 상어가 생기고, 4일 후 나무가 생깁니다.
우리와 같은 호모사피엔스는 12월 31일 밤 11시 40분쯤 등장합니다.
- 이정모 / 국립과천과학관 관장

◎ 우리는 별에서 왔다

빅뱅과 함께 만들어진 가장 오래된 원소는 수소, 헬륨이다. 빅뱅으로부터 어느 정도 시간이 지난 후 우주 형성 초반에 널리 퍼져있던 수소와 헬륨 원자들이 하나둘 뭉치기 시작하면서 수많은 초기 별들이 탄생했다. 고온 고압과 함께 수소와 헬륨 원자들에게 변화가 일어났고 아주 긴 시간이 흐른 뒤 결국 불안정해진 별은 엄청난 폭발을 일으키게 되는데 바로 초신성의 폭발이다. 철보다 무거운 원소들은 반드시 이 폭발과 함께 만들어진다. 따라서 우주를 구성하고 있는 모든 물질들 중 무거운 것은 대부분은 별의 내부에서 만들어졌다. 인간의 몸과 지구를 이루고 있는 물질들도 마찬가지다. 고로 우리는 우주에서 진화해 나온 존재다.
별의 탄생과 진화를 통해 138억 년에 걸친 우주 진화의 여정 속에 담긴 인류의 존재의미를 다시 생각해본다.

우리 몸을 이루고 있는 것들은 별에서 온 겁니다.
그래서 우리 모두 별과 초신성의 후손이라 할 수 있죠.
- 김상욱 / 경희대학 물리학과 교수

모든 건 별에서 왔어요. 우리는 다 별의 자식이에요.
- 박창근 / 극지연구소 선임연구원


◎ 원자의 차원에서 말하는 영원함이란


인류는 원자의 차원에서 우주를 이해하기 시작했다. 세상에 존재하는 모든 것들은 보이지 않는 원자로 이루어져 있다. 그리고 인간은 이 원자의 세계를 규명해 기초과학 전반에 걸친 분야는 물론 신약과 반도체 제조 등 그동안 어려웠던 연구를 가능하게 하고 있다. 태양보다 100경 배 밝은 아주 강력한 X선을 활용해 원자 크기의 물질 구조를 분석하는 최첨단 연구시설 방사광가속기를 통해 원자의 차원에서 바라본 생명의 영원함이란 무엇인지 고민해본다.

원자가 모여 생명체를 이루고 있어요.
우리가 죽으면 몸을 이루는 원자들은 흩어질 겁니다.
그래서 또 다른 무엇인가의 일부가 되겠죠.
결국 원자의 입장에서 보면 우리는 우주에 영원히 존재하는 것이죠.
- 김상욱 / 경희대학 물리학과 교수

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