안전한 우주
1화

우주 생명을 지키는 행성 간 격리

우주탐사의 속도와 야심이 가속화되면서 지구의 유기체가 우주선을 타고 옮겨 가는 걸 막는 일이 어느 때보다 시급해졌다.

2020년 7월 플로리다에서 나사의 퍼서비어런스 탐사차량을 싣고 화성으로 발사되는 로켓. ©신화통신/Rex/Shutterstock

인류 역사상 가장 무균한 물체


“오늘 같은 기회는 절대 다시 오지 않을 겁니다.” 나사(NASA)의 데이비드 사이들(David Seidel)의 말이다. “이건 정말 드문 경우에요.” 캘리포니아 패서디나 외곽의 언덕에 위치한 나사 제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory)의 우주선 조립 시설로 우리를 안내하던 마이클 왓킨스(Michael Watkins) 소장 역시 그 말에 동의했다. 우리를 기다리고 있던 매우 특별한 경험은 나사의 최신형 화성 탐사차량인 퍼서비어런스(Perseverance)가 엄격한 통제 속에 조립되고 있는 무균실을 방문하는 것이었다. 퍼서비어런스는 그곳에서 케이프커내버럴(Cape Canaveral)[1]로 이동할 예정이었다.


연구소에 방문한 건 2019년 12월이었다. 방문 전에 우리는 매우 상세한 규칙들이 나열된 장문의 이메일을 받았다. 향수, 스킨로션, 화장품, 귀걸이 등 어떤 것도 사용하거나 착용하지 않을 것. 플란넬, 양모, 헤지는 천으로 된 의류는 허용되지 않음. 심지어 손톱은 삐뚤빼뚤하지 않고 가지런하게 다듬어져 있어야 했다. 짧은 환영식 후 휴대전화와 노트북은 압수되었다. 최첨단 도어매트가 우리의 신발 바닥을 진공청소기처럼 쓸어냈다. 가운을 입는 방에서 얼굴을 닦는 물수건과 몸 전체에 뒤집어쓰는 살균된 “토끼옷(방호복)”, 비닐 덧신, 장갑, 마스크를 지급받았다. 모두 착용한 후에는 거울 앞에서 최종 점검을 해야했다. 마지막으로 우리는 공기 샤워실을 통과했다. 그곳은 엘리베이터 크기 만한 방이었는데, 사방에 촘촘하게 박혀 있는 노즐에서 고압의 공기가 뿜어져 나왔다. 혹시라도 남아 있을지 모를 이물질을 털어내기 위한 것이었다. 그러고 나서야 우리는 하얀색 옷을 입은 엔지니어들로 가득한, 온통 흰색인 실내로 발을 들여놓을 수 있었다.

SUV를 고카트(go-kart)[2] 크기로 줄여놓은 것 같은 흰색 탐사차량이 붉은색 차단벨트 뒤에 있었다. 탐사차량이 보관된 곳에 들어가기 위해 이토록 강박적인 청결이 요구되는 이유는 이 기계의 민감한 광학장비와 전자기기를 보호하기 위한 것이다. 예를 들어 휘발성 화학물질, 풀어진 섬유, 또는 사람의 피부 조각이 차량의 정밀한 회로를 손상시킬 수도 있고, 여기 장착된 23개의 카메라 중 하나에 내려앉을 수도 있기 때문이다. 그러나 무엇보다 중요한 이유는 ‘행성 간 격리(planetary quarantine)’를 위한 것이다. 즉, 지구의 유기체가 화성으로 유입되는 걸 막기 위함이다. “지금껏 인류가 만들어 낸 가장 무균한 상태의 물체라고 해도 과언이 아닐 겁니다.” 한 엔지니어의 말이다. “어쨌든 극도로 청결한 것은 맞습니다.”

우주탐사의 여건상, 우리가 외계 행성의 생명체를 조사하면서 지구의 미세 생명체의 극소량조차 옮기지 않을 수는 없다. 이것을 ‘전향 오염(forward contamination)’이라고 하는데, 이를 완전히 막지는 못하더라도 최소화하는 것이 나사의 행성보호책임자(planetary protection officer)의 막중한 임무이다. 2006년부터 2018년까지 그 임무를 맡았던 캐시 콘리(Cassie Conley)는 우리에게 행성보호책임자는 “나사에서 두 번째로 좋은 직책”이라고 말했다. (그녀의 말에 따르면 나사에서 최고로 좋은 직책은 우주국장(director of the universe)이었는데 아쉽게도 그 자리는 조직 개편으로 사라졌다.)

 


행성 간 격리의 역사


행성 간 격리의 역사는 1950년대로 거슬러 올라간다. 이때는 로켓 기술이 발전하면서 인간이 대기권 밖 우주공간으로 나갈 수 있는 기회가 최초로 가시권에 들어온 시기였다. 이상적인 우주탐사 조건이라면, 우리가 외계로 보내는 로봇 우주선은 무균 상태여야 한다. (엄밀히 말해서 인간은 오염물질이다.) 그러나 현실은 기술적, 경제적인 이유로 그렇게 하지 못한다. 물론 천체 간의 생물학적 물질의 전이로 인해 발생할 결과가 무엇인지에 대해서는 아무도 알지 못한다. 어떤 형태의 지구 생명체가 우주여행에서 살아남을 수 있을지, 살아남은 생명체 중에서 어떤 것이 번성할 수 있으며 지구 생명체에 의해 그 행성이 어떤 위협을 받게 될지 우리는 모른다. 그리고 과연 어떤 외계 환경이 우리를 기다리고 있는지, 심지어 태양계 내의 다른 곳에 생명체가 존재하긴 하는지조차 우리는 알지 못한다.

이처럼 어마어마한 불확실성에도 불구하고, 지구 밖으로 나갈 궁리만 하는 우주 여행자들은 지구를 위험에 빠트리거나 외계를 오염시키지 않고 우주를 탐사할 수 있는 완충장치로서 행성 간 격리에 주의를 기울여왔다. 격리에 관습적인 형식이 갖춰지고 이름 붙여진 것은 흑사병이 창궐했던 14세기였다. 감염이 의심되는 사람 혹은 물체는 일반적으로 40일간, 질병의 징후가 사라졌다고 판명될 때까지 감시받았다. 인류는 여러 세기 동안 다양한 전염병에 노출되는 과정에서 격리의 이유와 그 의미에 대해 차츰 익숙해졌다. 가장 최근의 예는 코로나19 전염병이다. 사실 격리의 복잡한 계산식은 이동의 자유와 가축, 감귤, 카카오 등의 글로벌 상품 교역의 위험성 사이에서 균형을 잡는 데에 일상적으로 시행되고 있다. 행성 오염이라는 잠재적인 위협은, 거의 전적으로 추정에 근거한 것이긴 하지만 그런 일이 실제로 벌어진다면 그 영향이 어마어마할 수 있다. 그렇다면 우주적인 맥락에서 격리는 어떠한 역할을 해야 할까?

국제행성보호정책에 명시된 “모든 행성을, 항시적으로” 보호하는 임무를 맡은 사람은 워싱턴DC에 위치한 눈에 띄지도 않는 건물인 나사 본부 안의 조그만 사무실에서 근무하고 있다. 그곳에서 북쪽으로 몇 블록 떨어진 곳에 미국식물원(US Botanic Garden)과 국립항공우주박물관(NASM)이 있는데, 그 사이에 비교적 최근에 지어진 국립아메리카인디언박물관(National Museum of the American Indian)이 있다. 이 박물관은 국립자연사박물관(National Museum of Natural History)에 2만여 개에 달하는 아메리카 원주민의 유골이 보관되어 있다는 사실이 발각되면서 설립된 것이었다. 지리학자인 조지 러블(W. George Lovell)은 아메리카 대륙의 식민지화를 두고 “인류 역사상 가장 거대한 파괴행위”였다고 말한다. 그 시기에 일종의 전리품으로 수집된 유해들을 보면 오랫동안 떨어져 지내왔던 두 개의 생물권이 서로 접촉했을 때 매우 거대한 사상자들이 발생할 수 있음을 짐작할 수 있다. 행성 간 격리라는 개념은 어찌 보면 그러한 첫 만남이 초래할 재앙적인 결과에 대한 예방 차원에서 나온 것이라 할 수 있다.

유럽의 탐험가들이 처음 아메리카 대륙에 도착하기 전에 그곳에 얼마나 많은 사람이 살고 있었는지를 알아낼 수는 없다. 하지만 역사학자들은 그들이 들이닥친 이후로 신세계(New World)에 살고 있던 사람 열 명 중에 아홉 명이 죽었을 거라고 추정한다. 원인은 대부분 감염병 때문이었다. 정복자들이 남아메리카 및 중앙아메리카의 주요 도시에 발을 들여놓기 전에 그들이 들여온 미생물들은 이미 사람과 사람을 거치며 그곳에 도착해 있었고, 거대한 죽음을 불러왔다. 천연두, 홍역, 인플루엔자, 티푸스, 디프테리아 등에 노출된 적이 없던 아메리카 대륙의 원주민들은 구세계(Old World)의 흔한 질병에 대한 면역력이 없었다. 격리에 대한 개념도 없었고, 그 필요성도 느끼지 않았었다. 

1957년에 소비에트 연방이 스푸트니크호를 성공적으로 발사하고, 우주 냉전의 무기화가 격화되면서 일부 과학자들은 지구의 유기체와 태양계에 혹시 존재할지 모르는 생명체가 접촉하는 과정에서 상호 간의 파괴를 일으킬 수도 있다고 우려했다. 1958년에 나사가 설립되기 이전에도 이미 스탠퍼드 대학교의 미생물학자 조슈아 레더버그(Joshua Lederberg)는 외계 환경을 지구의 생명체가 오염시키는 것과 그 반대의 결과를 방지하기 위한 국제 협약을 제정해야 한다고 주장했다. 그는 행성 간 격리의 중요성을 역설하며 이런 글을 썼다. “우리는 분명 콜럼버스보다 나은 조건에 있으며, 두 마리 토끼를 다 잡을 수 있습니다.” 그는 또한 “질서 있고, 신중하고 합리적인 우주 국경의 확장”을 위해서 행성 간 격리가 필수적이라고 주장했다. 

1969년 7월, 닐 암스트롱(Neil Armstrong), 버즈 올드린(Buzz Aldrin), 마이클 콜린스(Michael Collins)가 이동식 격리시설의 창문을 통해 그들의 아내와 이야기를 나누고 있다. ©Nasa/Reuters

레더버그는 윤리적인 차원보다는 지구의 생명체가 외계 생명체를 전멸시킬 경우 발생할 수 있는 과학적인 손실을 우려했던 것으로 보인다. “지구의 박테리아가 화성에 과다하게 증식하게 되면 우리는 살아있는 자연을 이해할 수 있는, 헤아릴 수 없이 소중한 기회를 놓쳐버릴 수도 있습니다.”



우주 탐사에서의 윤리적 책임


다른 이들은 인류가 은하계의 다른 곳에서 피해를 일으키지 않아야 할 도덕적 책임이 있다고 생각했다. 판타지 소설인 《나니아 연대기(The Chronicles of Narnia)》의 작가로 더 잘 알려진 C. S. 루이스(C. S. Lewis)는 우주를 주제로 한 《우주 3부작(The Space Trilogy)》을 집필한 바 있다. 이 작품에서 그는 죄 많고 결점투성이인 인류가 “오늘날 그들이 태어난 행성을 엄청나게 타락하게 만들고” 있으며, “신이 방대한 거리를 두고 떨어트려 놓은 격리 규칙”을 넘어서서 “더욱 넓은 구역에 인류의 씨앗을 뿌리게 될 것”이라며 절망했다. 과학계에서는 레더버그의 동료 중 한 명이었던 천문학자 칼 세이건(Carl Sagan)은 만약 화성에 생명체가 있다면 인류는 그 행성을 내버려 두어야만 한다는 글을 썼다. “화성은 화성인들의 소유가 되어야 합니다. 설령 그들이 미생물일지라도 말입니다.”

레더버그와 세이건의 노력 덕분에, 과학 발전을 위한 국제 협력을 전담하는 비정부기구인 국제과학연합협의회(International Council of Scientific Unions, ICSU)는 코스파(COSPAR)라고 부르는 우주공간연구위원회(Committee on Space Research)를 창립했다. 코스파는 지금도 외계탐사를 위한 기본적인 규칙들을 정립하고 있다.

종종 땋은 머리를 하고 다니는 전임 행성보호책임자 캐시 콘리는 C. S. 루이스의 견해에 동조한다. 해가 저물어갈 무렵에 우리는 그녀의 사무실에 앉아 이야기를 나누었다. 그녀가 말했다. “저는 특별히 인간을 좋아하지 않습니다. 인류가 이 행성(지구)을 충분히 망쳐놓았기 때문에 또 다른 행성을 가질 자격이 없다고 생각해요. 하지만 그건 저의 생각일 뿐이고, 제 견해를 업무에 연관시키지 않도록 매우 주의하고 있습니다.”

그녀가 이 일을 맡게 된 건 2003년에 일어난 우주왕복선 컬럼비아호의 폭발 사고가 일어난 직후였다. 당시 그녀가 극미한 중력 상태에서의 근육 위축을 연구하기 위해 컬럼비아호에 실어서 지구궤도로 보냈던 작은 벌레 중 일부가 끔찍한 폭발 이후에도 생존한 것으로 확인되었다. 의도한 것은 아니었지만 그녀의 실험은 다세포 생명체가 운석의 충돌에도 살아남을 수 있다는 사실을 입증했다. 생명체가 운석에 실려서 다른 행성으로 퍼져나갈 수 있다는 의미였다. 이 사실은 당시 행성보호책임자였던 존 럼멜(John Rummel)의 관심을 사로잡았다.

럼멜은 콘리를 1년 동안 워싱턴으로 초빙했고 단계적으로 자신의 직책을 그녀에게 물려주었다. 과학자로서 콘리는 우리가 우주 어딘가에서 무엇을 발견하게 될지 깊은 호기심을 갖고 있었다. “저는 생명의 진화에 대해 무척 관심이 많아요.” 그녀가 말했다. 그러나 그녀는 우리가 진화에 대해 질문할 수 있게 되기도 전에 그 질문에 대답할 수 있는 가능성을 차단하는 일을 하지 않게 하는데 더 많은 시간을 할애하고 있다. “전향 오염을 막을 수 있는 최선의 방법은 간단해요. 우주에 나가지 않으면 됩니다. 하지만 우리는 이미 우주에 나가기로 결정했으니 어쩔 수 없지요. 그래서 정보가 없을 때는 미래에 그 정보를 얻을 수 있는 기회를 잃게 하는 일을 해선 안 됩니다.”

다시 1960년대로 돌아가서, 과학계에서 행성 보호가 어떤 형태가 돼야 하는지를 판단하기 위해 노력하고 있을 때 나사의 엔지니어들은 서로 완전히 상충되는 두 가지 요구를 받고 있었다. 나사의 내부 고위층은 그들이 우주로 보내는 건 무엇이든 완전무결한 것이어야 한다고 주장했다. 반면에 존 F. 케네디는 전국 텔레비전 방송에 출연해서 60년대가 끝나기 전에 미국이 달에 인간을 보낼 것이라고 약속했다. 그렇게 된다면 수 조 개의 박테리아도 그 여정에 동반할 수밖에 없었다. 확실한 것이 아무것도 없는 상황에서 코스파는 갈등했다. 결국 그들은 행성 간 격리는 수용 가능한 위험에 대한 복잡한 계산식인 대수학을 기반으로 운영되어야 한다고 결정했다. 생존 가능한 미생물이 착륙선을 타고 다른 행성으로 옮겨질 확률은 그곳에서 그 미생물이 생존할 가능성에 대한 추정치로 나누게 된다. 이것의 목적은 허용할 수 있는 전 세계의 오염도가 어느 정도인지를 계산해서 그것을 우주여행을 추진하는 국가들 사이에 분배하기 위한 것이었다.

이러한 공식의 변수를 채우기 위해서 나사는 음식물 가공 산업계는 물론이고 메릴랜드의 포트 데트릭(Fort Detrick)에 있는 미 육군의 생물무기 연구소에서 사용하고 있는 다양한 살균 기술의 박테리아 살상률을 조사했다. 나사의 과학자들은 강인한 포자형성 박테리아(spore-forming bacteria)를 실험 대상으로 활용하여 우주선의 부품들을 훈증 소독하고 방사선을 쬐고 불에 굽기도 한 다음 갈라진 틈이나 나사, 볼트 가닥 등에 얼마나 많은 균이 살아남았는지를 조사했다. 그들은 우주선이 외계에 1만 번 착륙하는 동안 생존 가능한 미생물 단 하나만 옮겨갈 수 있을 만큼 우주선을 깨끗이 세척할 수 있다고 판단했다.
2019년, 캘리포니아의 패서디나에 있는 나사의 제트추진연구소(JPL)에서 엔지니어들이 퍼서비어런스 탐사차량과 함께 있는 모습 ©Nasa/JPL-Caltech/AFP/Getty
지구의 생명체가 태양계의 특정한 천체에서 생존할 수 있는 가능성을 정확히 파악하는 것은 훨씬 더 어려운 일이었다. 다소 임의적이기는 하지만 코스파가 권고한 허용할 수 있는 위험의 총합은 생물학적 관심으로 행성을 탐사할 때 지구의 생명체가 다른 행성에 퍼질 수 있는 가능성이 1000분의 1을 넘지 않도록 해야 한다는 것이었다. 결국 “허용할 수 있는” 수준이라는 것은 코스파 회원국들이 운영하는 우주개발 당국의 예산을 넘지 않는 선에서 최고의 엔지니어들이 달성할 수 있는 수치를 의미하는 것이었다. 이런 과정을 거쳐서 도출된 오염될 가능성이 있는 위험의 총합인 0.1퍼센트가 우주여행을 추진하는 나라들에 분배되었다. 우주여행 초강대국인 두 나라 중 하나였던 미국은 그 할당량의 거의 절반을 받았다.

그러나 우주비행사들이 탐사에 포함되면 이러한 모든 노력도 허사가 되고 만다. 코스파가 설정한 틀은 “생물학적인 관심(biological interest)” 대상이 되기에 충분한 어떤 행성을 탐사할 때 그곳이 오염되지 않을 만큼 (그래서 외계 상태를 유지할 수 있는) 아주 짧은 기간에만 적용할 수 있는 것이었다. 그래서 우주개발 경쟁이 한창이던 시절 과학자들은 20년 정도의 기간이면 화성에 탐사선을 수십 차례 보내서 그곳의 토착 생명 작용을 철저하게 파악할 수 있을 거라고 생각했다. 그러나 그 기간은 지금까지도 계속해서 연장되고 있다.
[1]
플로리다에 위치한 나사의 우주선 발사센터
[2]
작은 경주용 자동차
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