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어휴, 여러분, 오랜만이네요. 음... 생명체가 된다는 거, 이거 진짜 쉽지 않아요. 우리가 아는 한, 우주 전체에서 딱 하나, 우리 은하계의 변두리, 이름도 별 볼 일 없는 지구라는 곳만이 기꺼이 여러분을 받아들여 줄 겁니다. 그것도 솔직히 좀 마지못해 하는 것 같기도 하고요.
제일 깊은 해저 해구 바닥부터 가장 높은 산꼭대기까지, 우리가 아는 생명체가 살 수 있는 공간은 겨우 28킬로미터 정도밖에 안 돼요. 광활한 우주에 비하면 진짜 쥐꼬리만 한 거죠.
우리 인간한테는 더 억울한 일이죠. 우리는 그나마 4억 년 전에, 에헴, 섣부르고 무모하게 바다에서 기어 올라와 육지를 삶의 터전으로 삼고 산소를 마시게 된 동물 무리에 속해 있잖아요. 그래서 세상에 살기 좋은 공간의 거의 99.5%가, 거의 뭐... 완전히 우리한테는 닫혀버린 셈이죠.
우리는 물속에서 숨도 못 쉴 뿐만 아니라, 그 압력도 못 견뎌요. 물은 공기보다 1,300배나 무겁거든요. 깊이 들어갈수록 압력이 엄청나게 빨리 올라가요. 10미터 내려갈 때마다 1기압씩 늘어나는 거예요. 육지에서는 150미터 높이, 예를 들어 쾰른 대성당이나 워싱턴 기념탑 꼭대기에 올라가도 압력 변화가 거의 없어서 느끼지도 못하잖아요. 그런데 물속에서는 똑같은 깊이로 들어가면 핏줄이 쪼그라들고 폐가 콜라 캔만큼 작아져요. 세상에, 그런 깊이까지 숨 안 쉬고 잠수하는 사람들이 있다니까요? 맨몸 잠수라고 하던가? 하여튼, 자기 장기가 심하게 찌그러지는 경험이 짜릿하다는 거죠. 뭐, 물 밖으로 나와서 장기가 다시 제자리로 돌아오는 과정은 별로 안 짜릿할 수도 있지만요. 그런데 그런 깊이까지 내려가려면 무거운 걸로 빨리 끌어내려야 돼요. 밖에서 도와주는 힘이 없으면 72미터가 최고 기록인데, 1992년에 움베르토 펠리차리라는 이탈리아 사람이 찍은 기록이래요. 그 깊이에 1밀리초 동안 머물렀다가 얼른 올라왔다는데, 육지 기준으로 72미터면 축구장보다 훨씬 짧잖아요. 그러니까 우리가 아무리 용을 써도 바다를 완전히 정복했다고 하기는 좀 그렇죠.
물론, 다른 생물들은 깊은 곳의 압력에 잘 적응했지만, 그런 생물이 얼마나 되는지는 아직도 몰라요. 바다에서 제일 깊은 곳은 태평양의 마리아나 해구인데, 거기 11.3킬로미터 정도 깊이까지 내려가면 1제곱센티미터당 11,000 뉴턴 이상의 압력이 가해져요. 우리가 튼튼한 잠수정으로 사람을 딱 한 번, 그것도 잠깐 보낸 적이 있는데, 거기는 단각류, 그러니까 작은 새우처럼 생긴 갑각류의 집이에요. 걔들은 아무 보호 장비 없이도 잘 살거든요. 물론 대부분의 바다는 그렇게 깊지는 않지만, 평균 깊이가 4킬로미터 정도 되는 바다에서도 시멘트 실은 트럭 14대를 겹쳐서 짓누르는 것 같은 압력을 받아요.
바다에 관한 책을 쓰는 사람들을 포함해서, 거의 모든 사람들이 깊은 바다의 엄청난 압력 때문에 우리 몸이 납작해질 거라고 생각하잖아요? 그런데 사실은 그렇지는 않은 것 같아요. 우리 몸도 대부분 물로 되어 있거든요. 옥스퍼드 대학의 프랜시스 애시크로프트라는 사람이 말하길, 물은 "사실상 압축되지 않는다"는 거죠. 그러니까 우리 몸은 주변의 물과 똑같은 압력을 받으면서 찌그러지지 않는대요. 진짜 문제는 우리 몸속에 있는 기체, 특히 폐에 있는 기체예요. 걔네는 압축되긴 하는데, 얼마나 압축돼야 위험한지는 아직 몰라요. 얼마 전까지만 해도 100미터 정도만 잠수해도 폐가 안에서 터지고 가슴 벽이 찢어져서 끔찍하게 죽을 거라고 생각했거든요? 그런데 맨몸 잠수하는 사람들이 그걸 계속 증명해 보이고 있는 거죠. 애시크로프트의 말에 따르면, "사람은 생각보다 훨씬 더 고래나 돌고래처럼 행동할 수 있는 것 같다"는 거예요.
하지만 문제가 될 만한 다른 것들이 많아요. 옛날에 긴 호스로 물 위에서 공기를 공급받는 잠수복을 입던 시절에는, 잠수부들이 아주 끔찍한 현상을 겪기도 했대요. '조임'이라고 불렀다는데, 수면의 공기 펌프가 고장 나서 잠수복의 압력이 갑자기 떨어지는 바람에 일어나는 일이었대요. 갑자기 공기가 잠수복에서 빠져나가면서 불쌍한 잠수부가 마스크랑 호스 안으로 빨려 들어가는 거죠. 물 밖으로 끌어올리면 옷 안에는 뼈랑 피투성이 살점밖에 안 남는대요. 생물학자 J.B.S. 홀데인은 1947년에 혹시 사람들이 안 믿을까 봐 "이런 일이 정말로 일어났다"고 덧붙였어요.
참, 옛날 잠수 마스크는 1823년에 찰스 딘이라는 영국 사람이 만들었는데, 잠수용이 아니라 불 끄는 용이었대요. '소방용 방독면'이라고 불렀다는데, 쇠로 만들어서 너무 뜨겁고 불편했대요. 딘은 소방관들이 그런 거추장스러운 걸 쓰고 불타는 건물에 들어가려고 하지 않는다는 걸 깨닫고, 물속에서 써 봤더니 해상 구조 작업에 딱 좋다는 걸 알게 된 거죠.
그런데 깊은 바다에서 진짜 무서운 건 감압병이에요. 그냥 불편한 정도가 아니라, 일어날 가능성이 훨씬 높거든요. 우리가 숨 쉬는 공기의 80%가 질소잖아요. 몸이 압력을 받으면 질소가 작은 기포가 돼서 혈액이랑 조직 속을 막 돌아다녀요. 압력 변화가 너무 크면, 예를 들어 잠수부가 너무 빨리 올라오면 몸 안에서 마치 샴페인 병 딴 것처럼 거품이 막 생겨서 작은 혈관을 막고 세포에 산소 공급이 안 돼서 엄청 아파요. 그래서 "구부러지는 병"이라는 뜻으로 감압병이라고 부르는 거죠.
옛날부터 해면이나 진주 캐는 사람들이 많이 걸렸는데, 10세기 이전에는 서양에서는 별로 신경 안 썼대요. 몸이 젖지 않는 사람들, 적어도 발목 이상으로는 안 젖는 사람들도 걸렸는데, 케이슨 작업자들이 바로 그 사람들이었어요. 케이슨은 강바닥에 짓는 밀폐된 방인데, 다리 기둥을 세울 때 쓴대요. 케이슨 안에는 압축 공기가 가득 차 있는데, 인위적인 압력 속에서 오래 일하고 나온 사람들이 피부가 찌릿하거나 가려운 증상을 겪었대요. 그런데 예측하지 못하게, 어떤 사람들은 관절이 계속 아프고, 가끔 쓰러지기도 하고, 다시는 못 일어나는 사람도 있었대요.
이게 참 이상한 일이었대요. 어떤 사람은 잘 자고 일어났는데 마비가 되기도 하고, 아예 깨어나지 못하는 사람도 있었대요. 애시크로프트가 템스 강 밑에 새 터널을 짓는 이야기 하나를 해줬는데, 터널이 거의 다 지어졌을 때, 감독들이 축하 파티를 열었대요. 터널 안의 압축 공기 속에서 샴페인을 땄는데, 거품이 하나도 안 생겨서 깜짝 놀랐대요. 그런데 나중에 런던의 신선한 공기를 마시면서 걸어 나올 때, 거품이 막 생겨서 다시 입맛이 돌았대요.
감압병을 확실하게 막는 방법은 압력이 높은 환경을 피하는 것 말고 두 가지가 더 있어요. 첫 번째는 압력 변화에 짧은 시간 동안만 노출되는 거예요. 그래서 제가 위에서 얘기했던 맨몸 잠수하는 사람들이 150미터까지 내려가도 괜찮은 거예요. 거기 오래 안 머무르니까 질소가 조직 속으로 녹아들 시간도 없는 거죠. 두 번째는 조심스럽게, 천천히 물 위로 올라오는 거예요. 그러면 작은 질소 기포들이 흩어져서 아무 문제도 안 일으키는 거죠.
우리가 극한 환경에서 어떻게 살아남을 수 있는지 많이 알게 된 건, 뛰어난 부자 덕분이에요. 존 스콧 홀데인이랑 J.B.S. 홀데인인데, 영국 지식인 사회 기준으로도 엄청나게 괴짜였다고 해요. 아버지 홀데인은 1860년에 스코틀랜드 귀족 가문에서 태어났는데, 옥스퍼드 대학에서 생리학 교수로 일하면서 검소하게 살았대요. 집중력이 엄청나게 없는 걸로 유명했는데, 한번은 부인이 저녁 파티에 가려고 옷 갈아입으라고 보냈는데 안 내려오길래 가봤더니 잠옷 입고 침대에 누워서 자고 있더래요. 깨우니까 자기는 옷 벗는 걸 보고 잘 시간인 줄 알았다고 했대요. 콘월에 있는 광부들의 구충병을 연구하는 게 휴가였대요. 소설가 올더스 헉슬리가 홀데인 부부랑 같이 살면서 홀데인을 모델로 해서 소설 "대위법"에 에드워드 탠트마운트라는 과학자 캐릭터를 만들기도 했대요.
홀데인이 잠수에 기여한 건 깊은 곳에서 올라올 때 감압병을 피하기 위해서 얼마나 쉬어야 하는지 계산해 낸 거예요. 그런데 생리학 전체에 관심이 많아서 등반가들의 고산병부터 사막 지역의 열사병까지 다 연구했대요. 특히 독성 기체가 인체에 미치는 영향에 관심이 많았는데, 일산화탄소가 어떻게 광부들의 목숨을 앗아가는지 더 자세히 알기 위해서 자기가 직접 몸에 독을 퍼뜨리면서 혈액 샘플을 뽑아서 분석했대요. 근육이 거의 말을 안 듣고 혈액 속 포화도가 56%가 될 때까지 했대요. 트레버 노턴이 쓴 잠수 역사 책에 따르면, 그 정도면 거의 죽기 직전이었대요.
사람들은 홀데인의 아들 J.B.S.를 엄청난 천재라고 불렀대요. 어렸을 때부터 아버지 일에 관심이 많았는데, 세 살 때 아버지한테 "저거 산소헤모글로빈 아니면 카르복시헤모글로빈이에요?"라고 물어봤다고 하네요. 어렸을 때부터 아버지 실험을 많이 도와줬는데, 10대 때부터는 아버지랑 같이 기체랑 방독면을 테스트하면서 누가 먼저 정신을 잃는지 번갈아 가면서 관찰했대요.
홀데인 주니어는 과학 학위를 받은 적은 없지만, 혼자 힘으로 뛰어난 과학자가 돼서 대부분 케임브리지에서 정부를 위해 일했대요. 평생 똑똑한 사람들만 상대했던 생물학자 피터 메더워는 홀데인을 "내가 본 사람 중에서 제일 똑똑한 사람"이라고 불렀대요. 헉슬리는 홀데인을 모델로 해서 소설 "기괴한 춤"에 캐릭터를 만들고, 홀데인의 유전이 인간 본성을 결정한다는 생각에 기초해서 소설 "멋진 신세계"의 줄거리를 만들기도 했대요. 다른 업적도 많은데, 다윈의 진화론이랑 그레고어 멘델의 유전 업적을 합쳐서 유전학자들이 "새로운 길"이라고 부르는 이론을 제시하기도 했대요.
특이하게도, 홀데인 주니어는 1차 세계 대전을 "아주 즐거운 경험"이라고 생각했고, "사람을 죽일 기회가 있어서 좋았다"고 솔직하게 말했대요. 본인도 두 번이나 다쳤대요. 전쟁이 끝난 후에는 과학을 쉽게 설명하는 사람이 돼서 책 23권이랑 과학 논문 400편 넘게 썼대요. 지금 읽어도 재밌고 유익하대요. 물론 찾기 쉽지는 않지만요. 열렬한 마르크스주의자가 되기도 했는데, 사람들이 "그건 그냥 반항심 때문일 거야. 소련에서 태어났으면 왕정 옹호자가 됐을 걸."이라고 농담하기도 했대요. 어쨌든 대부분의 글은 공산당에서 운영하는 "노동자 일보"에 실렸대요. 아버지 홀데인은 광부랑 중독 문제에 관심이 많았지만, 홀데인 주니어는 잠수함 승무원과 잠수부들의 직업병 예방 대책을 연구했대요. 해군성의 지원을 받아서 자기가 "압력솥"이라고 부르는 감압실을 얻었는데, 한 번에 세 명을 가둬 놓고 여러 가지 고통스럽고 위험한 테스트를 할 수 있는 쇠로 만든 통이었대요. 자원자들은 얼음물에 앉아 있거나 "이상한 기체"를 마시면서 압력 변화를 빠르게 겪어야 했대요. 한번은 홀데인이 자기가 직접 빨리 올라오는 걸 흉내 내 봤는데, 이빨 때운 게 날아갔대요. 노턴의 말에 따르면 "거의 모든 실험이 경련, 출혈, 구토로 끝났다"고 해요. 감압실은 소리가 안 통했는데, 안에 있는 사람이 불편하거나 고통스럽다는 걸 알리려면 벽을 계속 두드리거나 작은 창문에 글씨를 써서 보여줘야 했대요.
또 한 번은 산소 농도를 계속 높여서 마셨는데, 경련을 심하게 일으켜서 척추뼈가 부러지기도 했대요. 폐가 찌그러지는 건 흔한 일이었고, 고막이 찢어지는 것도 흔한 일이었는데, 홀데인은 논문에서 "고막은 보통 다시 붙는다. 작은 구멍이 남아 있어도 담배를 피우면 연기가 귀에서 나오는데, 사회에 기여하는 거다."라고 했대요.
홀데인 본인이 과학 연구를 위해서 그런 위험이나 불편함을 감수하려는 것도 대단하지만, 동료나 가족들을 쉽게 설득해서 감압실에 들어가게 할 수 있었다는 것도 신기해요. 부인이 시뮬레이션 하강 실험을 하다가 15분 동안 경련을 일으킨 적도 있었는데, 겨우 바닥에서 뒹구는 걸 멈추자 일으켜 세워서 저녁밥을 하러 보냈대요. 홀데인은 옆에 있는 사람 아무나 막 이용했는데, 스페인의 총리였던 후안 네그린도 예외는 아니었대요. 네그린은 나중에 찌릿찌릿하고 "입술이 미끄러운 느낌이 든다"고 했지만, 별다른 이상은 없었대요. 비슷한 저산소 실험에서는 홀데인의 엉덩이와 척추 아래쪽 감각이 6년 동안 마비되기도 했대요.
홀데인은 질소 중독에 대해서도 연구했는데, 지금도 왜 그런지는 잘 모르겠지만, 질소가 30미터 아래 깊은 곳에서는 독성이 강한 기체가 된대요. 질소에 중독되면 잠수부들이 자기 산소 호스를 지나가는 물고기한테 줘 버리거나, 담배 피우면서 쉬려고 하기도 한대요. 감정적으로도 불안정해진대요. 또 다른 실험에서는 홀데인이 실험 대상자가 "기분이 가라앉았다가 들떴다가 하고, '끔찍하다'면서 감압을 요구하다가 웃으면서 동료의 민감도 테스트를 방해하려고 했다"고 적었대요. 실험 대상자가 얼마나 빨리 상태가 나빠지는지 측정하려고 과학자들이 자원자랑 같이 감압실에 들어가서 간단한 수학 계산을 해야 했대요. 그런데 몇 분 지나면 홀데인이 나중에 회상하길, "실험하는 사람이나 실험 당하는 사람이나 똑같이 중독돼서 스톱워치 멈추는 걸 까먹거나 메모하는 걸 잊어버렸다"고 해요. 지금도 중독 원인은 정확히 몰라요. 술 취하는 거랑 비슷하다는 사람도 있지만, 술 취하는 이유도 잘 모르면서 뭘 알겠어요. 어쨌든 조심하지 않으면 육지를 벗어나자마자 큰일 날 수 있다는 거죠.
여기까지 얘기하니까, 원래 하려던 얘기로 거의 다 돌아왔네요. 지구에서 사는 게 그렇게 쉽지만은 않다는 거요. 살 수 있는 유일한 곳인데도 말이죠. 이 행성에서 우리가 발을 디딜 수 있는 땅은 아주 조금밖에 없고, 그나마 대부분은 너무 덥거나 춥거나 건조하거나 가파르거나 높아서 우리한테는 별로 쓸모가 없어요. 물론, 어느 정도는 우리 잘못이기도 하죠. 적응력으로 따지면 우리는 진짜 별 볼 일 없거든요. 대부분의 동물처럼, 우리는 너무 더운 곳을 싫어해요. 땀을 너무 많이 흘리고, 더위 먹기도 쉽고, 특히 고생하는 걸 싫어하죠. 최악의 상황에서는, 물 없이 사막을 걸으면 대부분의 사람들이 정신을 잃고 쓰러져서 다시는 못 일어날 수도 있어요. 7~8시간도 안 돼서요. 추위에도 마찬가지로 약해요. 모든 포유류처럼 열을 잘 내기는 하지만, 털이 거의 없어서 열을 잘 보존하지 못해요. 날씨가 따뜻해도 칼로리의 절반은 몸을 따뜻하게 유지하는 데 써야 하거든요. 옷이나 집으로 어느 정도는 해결할 수 있지만, 그래도 우리가 살고 싶어 하거나 살 수 있는 곳은 육지 면적의 12%밖에 안 되고, 바다까지 합치면 지구 표면의 4%밖에 안 돼요.
그래도 우주 다른 곳의 환경을 생각해 보면, 우리가 이 행성의 아주 작은 부분만 사용하고 있다는 게 신기한 게 아니라, 그렇게 조금이라도 사용할 수 있는 행성을 찾았다는 게 신기한 거죠. 우리 태양계만 봐도, 아니면 과거의 지구만 봐도, 대부분의 곳이 우리처럼 따뜻하고 푸르고 촉촉한 지구보다 훨씬 더 가혹하고 잔인하다는 걸 알 수 있어요.
우주에는 100경 개가 넘는 행성이 있다고 하는데, 지금까지 태양계 밖에서 발견한 건 70개 정도밖에 안 돼서 우리가 뭐라 말하기는 어렵지만, 생명체가 살 수 있는 행성을 찾으려면 운이 엄청 좋아야 하고, 고등 생명체가 살 수 있는 행성을 찾으려면 복권에 당첨돼야 할 거예요. 여러 분야의 연구자들이 우리 지구가 20가지 정도 특별히 감사해야 할 행운을 누리고 있다고 하는데, 이 책에서 자세히 다루기는 어려우니 4가지로 요약해 볼게요.
첫 번째, 좋은 위치. 우리는 적당한 별을 가지고 있고, 그 별과 적당한 거리에 떨어져 있어요. 그 별은 열을 많이 내기에 충분히 크고, 너무 커서 금방 타버리지도 않죠. 이 모든 게 엄청나게 딱 들어맞아요. 별이 클수록 타는 속도가 빨라지는 건 신기한 물리 현상인데, 만약 우리 태양이 지금보다 10배 더 컸다면 100억 년이 아니라 1,000만 년 만에 다 타버렸을 거고, 우리는 지금 여기 없을 거예요. 우리가 지금 궤도를 돌고 있는 것도 운이 좋은 거예요. 태양에 너무 가까우면 지구가 증발해 버리고, 너무 멀면 얼어 버릴 테니까요.
1978년에 천체 물리학자 마이클 하트가 계산해 봤는데, 지구가 태양에서 1%만 더 멀거나 5%만 더 가까워도 살 수 없는 곳이 된대요. 폭이 좁죠? 물론 그 이후에 더 정확하게 계산해서 5%에서 15%로 폭을 좀 넓혔지만, 그래도 좁은 건 여전해요. 옐로스톤 국립공원의 끓어오르는 진흙탕에서 극한 미생물을 발견하고 비슷한 걸 다른 곳에서도 발견하면서 과학자들이 진짜 생명체가 살 수 있는 범위는 훨씬 넓을 거라는 걸 알게 됐어요. 명왕성 얼음 밑에서도 살 수 있을지도 모르는 거죠. 우리가 여기서 얘기하는 건 복잡한 지표면 생물이 생겨날 수 있는 환경을 말하는 거예요.
폭이 왜 좁은지 알려면 금성을 보면 돼요. 금성은 태양에서 겨우 2,500만 킬로미터밖에 안 떨어져 있어요. 태양열이 우리보다 딱 2분 먼저 도착하는 거죠. 금성은 크기나 구조가 지구랑 비슷하지만, 궤도 거리의 아주 작은 차이 때문에 완전히 다른 결과가 나타났어요. 태양계가 처음 만들어질 때 금성이 지구보다 조금 더 따뜻했고, 바다가 있었을 수도 있다고 해요. 그런데 몇 도 차이 때문에 금성은 표면에 물을 가둬둘 수 없었고, 기후에 엄청난 재앙이 일어났어요. 물이 증발하면서 수소 원자는 우주로 날아가고, 산소 원자는 탄소와 결합해서 두꺼운 온실 기체인 이산화탄소를 만들었어요. 금성은 숨 막히는 곳이 돼 버린 거죠. 저처럼 나이 좀 있는 사람들은 천문학자들이 빽빽한 구름 밑에, 아니면 울창한 열대 식물 밑에 생명체가 살고 있을 거라고 기대했던 걸 기억할 텐데, 지금은 우리가 상상할 수 있는 어떤 생명체도 살 수 없을 정도로 끔찍한 환경이라는 걸 알아요. 표면 온도가 470도나 돼서 납도 녹아 버리고, 표면 대기압은 지구의 90배나 돼서 아무도 견딜 수 없대요. 지금은 금성에 갈 수 있는 방열복이나 우주선도 없어서 멀리서 레이더로 이미지를 찍거나, 1972년에 구름 속으로 희망을 품고 착륙했다가 한 시간도 안 돼서 영원히 멈춰버린 소련 무인 탐사선이 보내온 소리만 들을 수 있을 뿐이죠.
그러니까 태양 쪽으로 2광분만 가면 그렇게 된다는 거예요. 태양에서 더 멀어지면 너무 더운 게 아니라 너무 추워지는 문제가 생기는데, 얼음덩어리 같은 화성이 그걸 증명해 주고 있죠. 화성도 예전에는 살기 괜찮은 곳이었지만, 유용한 대기를 가둬두지 못해서 춥고 황량한 불모지가 됐어요.
그런데 태양과의 거리가 적당하다고 모든 게 해결되는 건 아니에요. 그랬으면 달도 숲이 우거진 멋진 곳이었겠죠. 그래서 두 번째로 필요한 건, 적당한 행성이에요.
지구 물리학자들한테 행운을 꼽아 보라고 하면, 마그마로 가득 찬 행성을 넣을 사람은 별로 없을 거라고 생각하지만, 만약 우리 발밑에 마그마가 끓고 있지 않았다면 우리는 여기 없었을 거예요. 활동적인 내부 덕분에 대기가 만들어지고, 우주 방사선으로부터 우리를 보호해 주는 자기장이 생겨났고, 땅이 계속 움직이고 褶皺되는 판 구조론도 생겨났어요. 만약 지구가 완전히 평평했다면 4킬로미터 깊이의 물로 덮여 있었을 거고, 그 외로운 바다에도 생명체가 살고 있을 수도 있지만, 축구 경기는 절대 못 했을 거예요.
내부도 좋지만, 필요한 원소도 적당한 양으로 가지고 있어야 해요. 우리는 완벽하게 적당한 재료로 만들어진 거죠. 그게 건강에 엄청나게 중요하거든요. 그건 좀 있다가 더 자세히 얘기하고, 나머지 두 가지 요소부터 생각해 볼게요. 먼저 우리가 간과하기 쉬운 요소인데, 세 번째는 우리가 쌍둥이 행성이라는 거예요.
달을 동반성이라고 생각하는 사람은 별로 없지만, 사실 달은 동반성이에요. 화성의 포보스랑 데이모스는 지름이 10킬로미터 정도밖에 안 되는데, 우리 달은 지름이 지구의 4분의 1이 넘거든요. 우리 행성은 태양계에서 유일하게 자기랑 비교해서 엄청 큰 달을 가지고 있어요. 명왕성도 있지만 너무 작아서 예외로 쳐야죠. 그게 우리한테 엄청나게 중요한 거예요.
달의 꾸준한 영향이 없었다면 지구가 팽이가 멈추기 직전처럼 흔들렸을 거고, 기후랑 날씨에 어떤 영향을 미칠지는 아무도 몰라요. 달의 꾸준한 인력 덕분에 지구가 적당한 속도로, 적당한 각도로 자전해서 생명이 오랫동안 성공적으로 발전할 수 있는 안정적인 환경을 제공하는 거죠. 물론 영원히 지속되지는 않아요. 달은 1년에 4센티미터 정도씩 우리에게서 멀어지고 있거든요. 20억 년 후에는 너무 멀리 떨어져서 우리를 안정시켜 줄 수 없을 거고, 다른 해결책을 찾아야 할 거예요. 그래도 지금은 밤하늘의 아름다운 풍경 그 이상이라는 걸 알아야 해요.
오래전부터 천문학자들은 달과 지구가 동시에 만들어졌거나, 지구가 지나가는 달을 붙잡았다고 생각했는데, 예전에 얘기했듯이 지금은 44억 년 전에 화성 크기의 물체가 지구에 충돌해서 달을 만들 만큼 충분한 물질을 날려 버렸다고 생각해요. 우리한테는 분명히 좋은 일이었죠. 특히 그 일이 아주 옛날에 일어났으니까요. 1896년이나 지난 수요일에 일어났으면 엄청 싫었을 거예요. 마지막으로 네 번째 요소는, 여러 면에서 가장 중요한 요소인데, 적당한 시간이에요.
우주는 변덕스럽고 변화무쌍한 곳이고, 우리가 우주에 존재한다는 건 기적과 같아요. 지난 46억 년 동안 일어난 엄청나게 복잡한 사건들이 특정한 시간에 특정한 방식으로 끝나지 않았다면, 가장 명확한 예로 공룡이 운석 충돌 때문에 멸종하지 않았다면, 우리는 지금쯤 촉수랑 꼬리가 달린 몇 센티미터짜리 생물로 동굴에 엎드려서 이 책을 보고 있었을지도 몰라요.
우리는 그걸 모르죠. 비교할 만한 게 아무것도 없으니까요. 하지만 분명한 건, 고도로 발전된 사회가 되려면 안정적인 시기, 적당한 어려움과 도전(빙하기가 특히 중요한 것 같아요), 그리고 진짜 큰 재앙이 없는 적당한 시기에 있어야 한다는 거예요. 앞으로 얘기하겠지만, 우리는 운 좋게도 그런 위치에 있는 거죠.
여기까지 얘기했으니 우리 몸을 이루는 원소에 대해서 간단하게 얘기해 볼게요.
지구에는 자연적으로 존재하는 원소 92개에다가 실험실에서 만든 20개 정도가 더 있는데, 그중 몇 개는 바로 치워 버릴 수 있어요. 사실 화학자들도 그렇게 하거든요. 지구에 있는 화학 원소 중에는 우리가 잘 모르는 게 많아요. 예를 들어 아스타틴은 실제로 연구한 적이 없대요. 주기율표에 이름이랑 위치는 있지만, 마리 퀴리의 폴로늄 바로 옆에 있긴 하지만, 그게 전부래요. 과학계에서 신경을 안 쓰는 게 아니라 너무 희귀한 거죠. 우주에도 별로 없대요. 그런데 가장 잡기 힘든 원소는 프랑슘이에요. 프랑슘은 너무 적어서 어느 순간에도 지구 전체에 20개 원자도 안 될 거라고 해요. 자연적으로 존재하는 원소 중에서 지구에 흔하게 분포하는 건 30개 정도밖에 안 되고, 생명체한테 엄청나게 중요한 건 5~6개밖에 안 돼요.
산소가 제일 흔한 원소라고 생각할 수도 있는데, 지각의 거의 50%를 차지하거든요. 그런데 그 다음 순서는 예상 밖인 경우가 많아요. 흔한 원소 중에서 규소가 2위, 티타늄이 10위라는 걸 누가 알았겠어요? 원소의 풍부함은 우리가 얼마나 익숙한지, 아니면 얼마나 유용한지랑은 아무 상관이 없어요. 잘 알려지지 않은 원소들이 유명한 원소들보다 훨씬 더 풍부한 경우도 많아요. 세륨은 구리보다 많고, 네오디뮴이랑 란타넘은 코발트나 질소보다 많대요. 주석은 간신히 50위 안에 들고, 잘 알려지지 않은 프로탁티늄, 사마륨, 가돌리늄, 디스프로슘보다 순위가 낮아요.
풍부함은 발견하기 쉬운 정도랑도 아무 상관이 없어요. 알루미늄은 지구에서 네 번째로 흔한 원소인데, 19세기에 험프리 데이비가 발견할 때까지는 몰랐대요. 오랫동안 희귀하고 귀중한 금속으로 여겨졌대요. 미국이 돈 많고 멋진 나라라는 걸 보여주려고 워싱턴 기념탑 꼭대기에 알루미늄 박을 덮으려고 했대요. 같은 시기에 프랑스 왕족은 은 식기를 안 쓰고 알루미늄 식기를 썼대요. 칼이랑 포크는 잘 모르겠지만, 그건 꽤 괜찮은 유행이었을 거예요.
풍부함은 중요도랑도 반드시 관련이 있는 건 아니에요. 탄소는 15위밖에 안 돼요. 지각의 0.048%밖에 안 차지하지만, 탄소 없이는 우리도 없어요. 탄소의 특별함은 다른 원소들이랑 뻔뻔하게 잘 어울린다는 거예요. 원소 세계의 사교계의 여왕 같은 존재죠. 다른 원자들, 심지어 자기 자신까지 끌어안고 놓아주지 않으면서 아주 만족스럽고 튼튼한 분자 캉캉 춤 파트너를 만들거든요. 자연이 단백질과 DNA를 만드는 비밀이 바로 거기에 있는 거죠. 폴 데이비스가 쓴 것처럼 "탄소가 없으면 우리가 아는 생명체는 생겨날 수 없었을 거예요. 아마 어떤 종류의 생명체도 생겨날 수 없었을 거예요." 하지만 탄소가 그렇게 중요해도 우리 몸에 그렇게 많지는 않아요. 우리 몸에 있는 원자 200개 중에 126개가 수소고, 51개가 산소고, 19개가 탄소예요. 나머지 4개 중 3개는 질소고, 나머지 하나는 다른 모든 원소가 나눠 갖는대요.
다른 원소들도 중요하지만, 생명을 창조하는 데 필요한 게 아니라 유지하는 데 필요한 거예요. 우리는 혈액을 만드는 데 철이 필요하고, 철이 없으면 죽어요. 코발트는 B12를 만드는 데 꼭 필요하고, 칼륨이랑 약간의 나트륨은 신경계에 좋고, 몰리브덴, 망간, 바나듐은 효소가 활발하게 움직이도록 도와주고, 아연은 알코올을 분해해 줘요. 아연, 땡큐!
우리는 조금씩 그런 것들을 이용하거나 견뎌내는 법을 배웠어요. 안 그랬으면 여기 없었겠죠. 그런데 그나마 우리가 견딜 수 있는 범위도 좁아요. 셀레늄은 우리 모두에게 꼭 필요하지만, 조금만 많이 먹어도 죽어요. 생물이 특정 원소를 필요로 하거나 견뎌내는 건 진화의 결과예요. 지금 양이랑 소가 같이 풀을 뜯어 먹고 있지만, 사실 필요한 미네랄이 엄청나게 다르대요. 지금 소는 구리를 많이 필요로 하는데, 구리가 풍부한 유럽이랑 아프리카에서 진화했기 때문이에요. 반면에 양은 구리가 부족한 소아시아에서 진화했대요. 일반적으로 우리가 원소를 견디는 능력은 지각에 있는 원소의 풍부함이랑 비례하는 건 당연하겠죠. 우리는 희귀 원소가 적당히 들어 있는 고기나 섬유질을 먹고 살 수 있도록, 아니 살아야 하도록 진화해 온 거예요. 그런데 용량을 늘리면, 아주 조금만 늘려도 바로 저 세상으로 갈 수 있어요. 그런 지식은 아직 잘 몰라요. 예를 들어 비소를 조금 먹는 게 건강에 좋은지 나쁜지는 아무도 몰라요. 좋다는 사람도 있고, 나쁘다는 사람도 있어요. 확실한 건 너무 많이 먹으면 죽는다는 거죠.
원소가 결합하면 더 이상해져요. 예를 들어 산소랑 수소는 가장 불이 잘 붙는 원소인데, 결합하면 불이 안 붙는 물이 돼요. 산소는 불이 안 붙는 게 아니라 다른 게 타도록 도와주는 거예요. 산소가 불이 붙는다면 성냥 켤 때마다 주변 공기가 활활 타오르겠죠. 수소는 불이 엄청 잘 붙는다는 건 힌덴부르크 비행선 사고에서 잘 알 수 있어요. 1937년 5월 6일에 뉴저지 주 레이크허스트에서 비행선을 띄우던 수소가 갑자기 폭발해서 36명이 죽었대요. 나트륨이랑 염소의 화합물은 더 이상해요. 나트륨은 가장 불안정한 원소 중 하나고, 염소는 가장 독성이 강한 원소 중 하나거든요. 순수한 나트륨 덩어리를 물에 넣으면 폭발해서 사람을 죽일 수도 있을 만큼 위험해요. 독성이 엄청 강한 염소는 아주 위험하고요. 염소를 조금만 써도 세균을 죽일 수 있지만, 많이 쓰면 죽을 수도 있어요. 1차 세계 대전 때 독가스에 염소가 많이 들어갔고, 수영장에서 눈이 아픈 많은 사람들이 염소를 싫어한다는 걸 증명해 줄 수 있을 거예요. 그런데 이 두 가지 끔찍한 원소를 합치면 뭐가 될까요? 염화나트륨, 즉 소금이 돼요.
대체로 원소가 자연적으로 우리 몸에 들어오지 않으면, 예를 들어 물에 녹지 않으면 잘 받아들이지 않아요. 납이 우리 몸에 해로운 이유는 우리가 납을 접촉한 적이 없기 때문이에요. 우리가 납으로 음식을 담는 그릇이나 수도관을 만들기 전까지는요. 납의 기호는 Pb인데, 라틴어로 Plumbum에서 따왔고, 현대 영어 단어인 plumbing도 거기서 유래한 거예요. 로마인들은 납으로 술 맛을 내기도 했는데, 그게 예전처럼 강하지 못했던 이유 중 하나일 수도 있어요. 다른 곳에서 얘기했지만, 우리가 납을 사용하는 것, 수은, 카드뮴, 다른 산업 오염 물질로 우리 스스로를 해치는 것에 대해서 자랑할 건 별로 없어요. 지구에 자연적으로 존재하지 않는 원소는 우리가 견딜 수가 없어서 독성이 엄청 강한데, 플루토늄이 대표적이죠. 우리는 플루토늄을 전혀 견딜 수가 없어요. 아주 조금이라도 죽어요.
이렇게 많은 얘기를 한 건 딱 한 가지를 설명하기 위해서예요. 지구가 엄청나게 편리해 보이는 건 우리가 그 조건에 맞춰서 적응해 왔기 때문이라는 거죠. 지구가 생명체에게 적합하다는 것보다 우리에게 적합하다는 게 더 놀라운 일은 아니겠죠. 아마도 우리가 태양 크기가 적당하고, 달도 있고, 탄소도 있고, 마그마도 충분하다는 것에 만족하는 건 그냥 우리가 그런 조건에 의존해서 태어났기 때문일 수도 있어요. 아무도 확실하게 말할 수는 없죠.
다른 세상의 생물들은 은빛 수은 웅덩이랑 떠다니는 암모니아 덩어리에 감사할 수도 있어요. 판이 움직여서 어지럽게 흔들리고 마그마가 땅을 덮는 행성보다 판 구조가 없이 조용한 행성을 더 좋아할 수도 있고요. 지구에 오는 외계 손님은 질소랑 산소로 이루어진 대기에서 사는 우리를 보고 웃을지도 몰라요. 질소는 화학 반응을 잘 안 하려고 하고, 산소는 불이 잘 붙어서 도시 곳곳에 소방서를 짓지 않으면 안 되니까요. 외계인이 산소를 마시고, 대형 마트도 있고, 액션 영화도 좋아한다고 해도 지구가 살기 좋은 곳이라고 생각하지는 않을 거예요. 우리는 점심도 같이 못 먹을걸요. 우리 음식에는 망간