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천문학

자기권 : 지구에 생명체가 존재하도록 하는 보이지 않는 힘

미디어위원회
2023-08-15

자기권 : 지구에 생명체가 존재하도록 하는 보이지 않는 힘

(The magnetosphere : An invisible force that makes life on Earth possible)

by Jonathan Corrado


     생명체의 존재는 많은 자연 현상들의 우연이 아닌, 정확한 배열들에 크게 의존한다. 이러한 지구에 생명체가 존재하도록 하는 특성 중 일부는 인간의 눈에는 보이지 않는다. 예를 들어, 대기 중의 기체 구성과 같은 것인데, 이것은 생물들이 숨을 쉬도록 해주고, 식물이 말 그대로 '허공에서' 식량을 생산할 수 있도록 해준다. 또는 치명적인 자외선으로부터 생명을 보호하는 오존층(ozone layer)도 마찬가지이다.


태양계의 여러 행성들이 자기권을 갖고 있지만, 그중에서도 지구는 가장 뚜렷하고 강력한 자기권을 갖고 있다.


눈에 보이지 않는 경이로움 중 하나는 지구의 방사선 방패인 자기권(magnetosphere)이다. 지구의 생명 유지 속성은 의도적인 설계를 강력하게 시사한다.

<© Elen33 | Dreamstime.com>


자기권은 행성이나 별과 같은 천체를 둘러싸고 있는 영역으로, 하전 입자들은 해당 천체의 자기장의 영향을 받는다. 태양계에는 여러 행성들이 자기권을 갖고 있지만, 지구는 모든 암석 행성 중에서 가장 뚜렷하고 견고한 자기권을 갖고 있다.[1]

지구의 자기권은 지구의 생명체 유지 능력에 중요한 역할을 한다.[2]


설계된 장벽

공상과학 소설의 '힘의 장(force field, 역장)'과 유사하게, 자기권은 지구를 지속적으로 강타하는 우주방사선(cosmic radiation)을 막아주는 강력한 장벽이 된다. 우주방사선은 다양한 에너지로 하전된 입자들로(전자와 전자가 제거된 다양한 원소의 핵 등) 구성되며, 두 가지 구성 요소로 이루어져 있다:


태양에서

흔히 태양풍(solar wind)이라고도 불리는, 태양에서 방출되는 이 강한 하전 입자들의 연속적인 흐름이 우주방사선의 대부분을 차지한다. 주로 전자(electrons), 양성자(protons, 수소 원자핵), 알파 입자(alpha particles, 헬륨 원자핵)로 구성되어 있다. 태양이 매초 방출하는 입자의 총 질량은 약 150만 톤에 달한다고 하니, 얼마나 강력한지 짐작할 수 있을 것이다!

은하에서

은하에서 오는 우주방사선의 대부분은 우리 은하 내에서 초신성(supernovas, 일부 별이 '죽는' 대규모 폭발)으로부터 오는 것으로 생각된다. 특히 이전 글에서 '우주방사선'이라는 용어는 종종 이것을 지칭한다. 우주방사선에는 수소와 헬륨보다 무거운 원소의 원자핵이 많이 포함되어 있으며, 태양풍보다 훨씬 빠른 속도로 이동하는 경우가 많다. 이러한 고에너지 우주선은 대기에 영향을 미치면서, 다른 이차 입자들도 함께 방출된다.


이 우주방사선이 지구 표면을 강타한다면, 모든 생명체에 극도로 해로운 영향을 미칠 것이다. 하지만 자기권이 존재하기 때문에, 대부분의 우주방사선이 지구에 도달하지 못한다. 이는 지구 자기장이 그것을 통과하는 하전 입자들에 힘을 가하고 있기 때문이다.

태양풍의 지속적인 폭격은 지구 자기장의 태양을 향한 쪽을 '압축'한다. 태양을 향한 쪽, 즉 낮 쪽은 지구 반경의 약 6~10배에 달한다. 태양을 향한 자기권의 반대쪽, 즉 밤 쪽은 거대한 자기 꼬리로 뻗어 있으며, 이 자기 꼬리의 길이는 변동되는데, 달 궤도 거리인 지구 반경 60배를 지나, 지구 반경의 수백 배 길이로 측정될 수 있다.[3]


위험으로부터 보호

이 보호막이 없다면, 지구는 이러한 손상을 주는 유해한 광선에 지속적으로 노출될 것이다. 우주에 있는 우주비행사는 보호막이 없기 때문에, 높은 수준의 방사선에 노출될 가능성이 높다. 이는 우주탐사 기관이 완화하고자 하고 있는 우주비행사의 직업적 건강 위험이다. 우주선과 태양풍이 보호막이 없는 인체에 미치는 가장 일반적인 영향은 심혈관계이다. 즉 심장과 혈관이 손상되어 동맥이 경화되고 좁아지는 등 심혈관계 질환이 발생한다.


우리의 육체가 존재하는 것이 우연한 진화적 원인과 다르게, 지적설계의 결과라는 결론을 내리는 데에는 많은 이성적 사고가 필요하지 않다.


우주방사선에 노출되면, 세포 내 DNA가 손상되어 암이 유발되고, 뇌에서 새로운 세포가 생성되는 과정인 신경발생이 크게 방해받을 수 있다.

우주탐사 기관도 우주방사선이 남성과 여성 우주비행사의 생식 건강에 미치는 영향에 대해 우려하고 있다. 유해한 영향에는 다음 세대에 유전적 손상(돌연변이)이 전달될 위험 증가가 포함될 수 있다.[4, 5]

자기권(magnetosphere)이 제공하는 가장 중요한 보호 기능은 지구를 둘러싸고 있는 기체의 외피인 대기(atmosphere)를 보호하는 것이다. 태양풍은 매우 강력하기 때문에, 지구 대기를 쉽게 찢어, 생명 유지에 필요한 기체들을 빼앗아 갈 수 있다. 자기권에 의해 생성된 강력한 차폐 효과(shielding effect)는 이러한 대기 기체들을 감싸고 유해한 붕괴로부터 보호한다.[6]

흥미롭게도 태양풍(solar wind) 자체가 생명체를 보호하는 또 다른 힘의 장(force field)을 제공한다. 2019년에 보이저 2호 탐사선은 태양풍이 매우 강렬한 성간방사선(interstellar radiation)에 대한 강력한 보호막을 제공한다는 사실을 보여주었다. 태양풍은 태양권(heliosphere)이라고 불리는 거대한 거품을 생성하는데, 이 거품은 태양으로부터 지구보다 몇 배나 먼 270억 km까지 뻗어 있다. 보이저 2호는 태양권계면(heliopause)이라고 불리는 경계를 지나면서, 방사선이 훨씬 더 강렬하다는 것을 발견했다. 한 보고서는 "보호적 태양권 방패는 은하계에서 가장 높은 에너지의 우주방사선의 대부분으로부터 우리의 연약한 DNA를 포함한 모든 것을 보호한다"라고 설명한다.[7]


의도적인 설계

이 세상은 타락했지만(창세기 3장), 설계의 증거들은 계속해서 우리의 감각을 압도한다. 우리의 육체가 존재하는 것이 우연한 진화적 원인과 다르게, 지적설계의 결과라는 결론을 내리는 데에는 많은 이성적 사고가 필요하지 않다. 거시적인 것부터 미시적인 것까지, 우리 물질적 존재의 요소들은 정교하게 균형을 이루며, 복잡하고 공유된 정밀도로 작동한다.

현대 물리학 및 우주론의 가장 주목할 만한 발견은, 특히 우주와 그 법칙이 생명체를 유지하도록 놀랍도록 미세 조정된 것처럼 보인다는 징후는 이러한 관점을 뒷받침한다. 사도 바울은 설계자이신 주 예수 그리스도의 정체성에 대해 이렇게 기록하고 있다 :


"만물이 그에게서 창조되되 하늘과 땅에서 보이는 것들과 보이지 않는 것들과 혹은 왕권들이나 주권들이나 통치자들이나 권세들이나 만물이 다 그로 말미암고 그를 위하여 창조되었고 또한 그가 만물보다 먼저 계시고 만물이 그 안에 함께 섰느니라"(골로새서 1:16-17).


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자기장을 지탱하는 힘


이처럼 놀라운 보호 기능을 제공하는 지구 자기장은 지구의 외핵에서 순환하는 전류(electric current)에 의해서 생성된다. 금속 코어를 통해 흐르면서 자기장을 생성하는 이 전류는 흐름에 대한 자연적인 저항으로 인해 본질적으로 에너지를 잃거나 '붕괴'한다. 그 움직임의 에너지는 열로 소멸된다. 이 붕괴 속도는 오랜 시간에 걸쳐 실시간으로 측정되어왔다.(지구 자기장의 최초 측정은 1845년). 

지구의 나이가 45억 년으로 추정된 이후에, 이 지구 자기장이 어떻게 여전히 존재할 수 있었는지를 설명하기 위해, 오랜 지구 연대론자들은 모호한 '발전기 이론(dynamo theories)'에 호소하고 있다. 아무리 강한 자기장이라도 기껏해야 약 10,000년 이내에 붕괴되어, 우주방사선은 지구의 모든 생명체를 전멸시켰어야 한다.[1]

<© Vjanez | Dreamstime.com>

1. Sarfati, J., The earth’s magnetic field: evidence that the earth is young, Creation 20(2):15–17, 1998; creation.com/magfield (updated 2014).

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오로라


때때로 태양에서 태양폭풍(solar storms, 태양의 흑점이 폭발하며 표면에 있던 높은 에너지의 플라즈마 입자가 우주로 방출되는 자연 현상)으로 알려진 태양에너지의 추가적 폭발이 있다. 이 중 하나인 코로나질량방출(coronal mass ejection)이 우리 지구 쪽 방향으로 방출되면, 하전된 입자들 중 일부가 자기장 선을 따라 북극과 남극 지역으로 이동한다. 대기권에 도달하면, 기체와 상호작용하여 각각 오로라 보레알리스(aurora borealis, 북극광)와 오로라 오스트랄리스(aurora australis, 남극광)으로 불리는 아름다운 색채의 빛 쇼를 선사한다. (산소 = 빨간색과 녹색, 질소 = 파란색과 보라색).

<© Surangaw | Dreamstime.com>


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References and notes

1. Blanc, M., Kallenbach, R., and Erkaev, N.V., Solar system magnetospheres, Space Science Reviews 116(1–2):227–298, 2005. 

2. Tascione, T., Introduction to the Space Environment, 2nd edn, Krieger Publishing, Malabar, FL, 2010.

3. Van Allen, J.A., Origins of Magnetospheric Physics: An Expanded Edition, University of Iowa Press, 2004. 

4. Blanchett, A., Space radiation is risky business for the human body, nasa.gov, 16 Aug 2018.

5. Mishra, B. and Luderer, U., Reproductive hazards of space travel in women and men, Nature Reviews Endocrinology, 15:713–730, 2019. 

6. Buis, A., Earth’s magnetosphere: protecting our planet from harmful space energy, climate.nasa.gov/news, 3 Aug 2021. 

7. Greshko, M., Interstellar space even weirder than expected, NASA probe reveals, nationalgeographic.com, 4 Nov 2019. See also creation.com/heliopause. 


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출처 : Creation 44(2):46–48, April 2022

주소 : https://creation.com/magnetosphere-life-possible

번역 : 양승원





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