행성 중에서 지구가 생물이 살기에 알맞은 이유

                                        김진국

 생물이 생존하기 위해서는 환경이 알맞아야 한다. 생물이 생존하기에 알맞은 환경이란 환경을 구성하는 요인 하나하나가 모두 적합해야 해야 한다. 환경을 구성하는 요인에는 첫째 물이 있어야 하는데 물도 액체 상태의 물(기온이 결정)이어야 한다.
둘째 온도가 알맞아야 한다. 생물의 모든 작용은 화학반응에 의해 일어나며 생물의 모든 화학반응에는 효소가 작용한다. 효소의 활성과 효소에 의한 화학반응 속도는 온도에 영향을 받기 때문이다. 생물이 생존할 수 있는 최대 범위(내성 범위-최대 조건과 최저조건 사이) 내에 들어야 하며 특히 자손을 생성할 수 있는 최적 조건인 적정 온도가 필수적이다.
셋째 생물이 이용할 수 있는 원소 종류들이 모두 충분한 양으로 존재해야 한다. 탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 인 등이 필수 원소이다. 또 지상에는 여러 종류의 대기가 충분히 있어야 한다. 광합성과 호흡에 이용될 수 있고 태양으로부터 오는 유해 자외선을 차단하고 기압을 알맞게 형성하며 온실효과로 지상의 기온을 일정하게 유지시키기 때문이다.
 태양계의 세 번째 행성인 지구의 연평균 기온은 15℃이며 액체 상태의 물이 존재한다.
지구의 생명체는 복잡한 구조를 가지고 다양한 기능으로 생명현상을 나타낸다. 이런 복잡한 구조와 다양한 기능을 위해서는 다양한 물질이 필요한데 이에 탄소(C)를 기본 골격으로 생성되는 다양한 유기물이 최적이다. 지구 환경에서는 탄소(C)를 골격으로 하는 유기물로 몸체를 구성하고 이들 유기물로 에너지 저장 및 이동에도 이용하는 생명체가 살 수 있는 것이다.
 지구에서 사는 생물체와 같은 생물이 다른 행성에서 살기 위해서는 물이 있어야 하고, 온도가 평균 15℃, 여러 종류의 기체가 존재해야 하며 태양으로부터 자외선 방지 등의 조건을 갖춘 환경이라야 한다.
 행성의 온도를 결정하는 것은 태양으로부터 받는 열의 양과 받은 열을 온실 효과로 유지하는 열량에 달려 있다. 태양으로부터 받는 열의 양은 태양과 행성 사이의 거리에 따라 결정되는데 거리가 멀면 받는 빛의 양이 지구가 받는 양보다 적게 받고 거리가 짧으면 받는 빛의 양이 지구가 받는 양보다 너무 많게 된다. 그리고 지구의 공기를 조성하는 성분과 양이 온실 효과를 알맞게 일으킨다는 것이다.
지구의 대기를 구성하는 원소의 종류와 양은 행성의 충돌, 화산 활동, 지구의 중력, 생물의 작용 등의 의해 계속 변화되어 왔으며 현재 지구의 공기량은 1 기압 정도이고 조성은 질소 78%, 산소 20%, 아르곤 0.7%, 이산화탄소 0.03% 등이다. 지구 온실 효과의 70%는 수증기에 의한 것이며 나머지 30% 중의 70% 가량은 이산화탄소가 일으키며, 메탄, 프레온가스, 오존 등도 일으킨다. 지구의 생물들은 지구가 받는 햇빛의 양과 온실 효과에 따른 지구의 기온에 잘 적응되어 있다.
 지구라는 행성에 액체 상태의 물이 존재한다는 것은 생물이 살 수 있는 가장 중요한 조건이다. 물은 생물 체내의 작용인 촉매에 의한 화학반응을 일으키는 매질인 용매의 기능을 가진다. 지구상의 생물은 물이 없으면 화학반응을 일으킬 수 없으므로 아무 작용도 할 수 없어 생명 유지가 불가능하다.
 어느 행성에서나 행성이 냉각될 때 물이 생성되어 수증기로 대기 중에 증발되었을 것이다.
행성의 크기가 작으면 분자량이 작은 수소는 행성과의 인력이 약하여 행성을 더 많이 탈출하여 작은 행성에서는 수소 부족으로 물이 생성되기 어려울 것이다. 그러나 지구는 적정 크기 이상이라 수소가 일부 남아 물이 생성되어 있는 것이다. 태양과 지구 사이의 거리와 온실효과에 의해 결정되는 지구의 기온이 알맞아(태양으로부터 받는 빛의 양과 온실효과로 유지되는 기온) 수증기와 얼음으로는 일부만 존재하고 대부분은 액체 상태인 물로 존재한다는 것이다.
 액체 상태의 물이 지구에 존재한다는 것은 원시 지구에서 생물이 자연 발생할 수 있는 좋은 조건을 제공하며, 또, 물속에서 살고 있는 생물에게는 태양으로부터 오는 자외선에 의해 생물이 피해를 입는 것을 방지해 주었다. 그리고 물은 4℃에서 밀도가 가장 크기 때문에 물의 표면에서부터 얼게 되므로 수중생물이 겨울을 견딜 수 있는 것이다.
 이런 지구의 크기와 궤도 반경의 크기의 적정으로 지구에 액체 상태의 물이 존재한다. 원시 지구의 물속에서 생물이 자연 발생하고 이어서 식물이 발생하여 증가함에 따라 광합성 양의 증가로 많은 산소가 발생하여 대기 중으로 방출되었다. 대기 중의 산소는 태양에서 오는 자외선(자외선 C)에 의해 오존을 생성하게 되고 이 오존은 자외선(자외선 B)에 분해되면서 결국 유해한 자외선(자외선 B, C)을 차단하는 역할을 하는 것이다. 결과적으로 수중에서만 살던 생물이 육상으로 올라와 살 수 있게 되었다.
그리고 식물이 발생되어 광합성 작용을 함으로써 대기 중의 이산화탄소의 농도를 낮추고 산소 농도를 높였다.  대기 중의 이산화탄소 농도를 낮춤으로써 온실효과가 감소되어 기온이 낮아져 생물이 살기에 알맞은 기온이 되었고 산소의 생성은 유산소 호흡을 하는 생물의 발생을 가져와 생물이 에너지를 획득하는 효율이 높아져 활동이 왕성하게 되었던 것이다.
 이와 같이 지구는 알맞은 온도, 액체 상태의 물 존재, 알맞은 공기 조성, 자외선 차단 등의 환경을 갖추어 현재의 생물이 살기에 알맞게 된 것이다.
 지구상의 생물은 지구에서와 같은 환경 조건을 갖춘 곳에서만 살 수 있다. 다른 행성에서나 위성에서 지구와 같은 환경을 찾지 못하면 지구상의 생물과 같은 우주 생물을 찾지 못할 것이며 우리도 우주로 이주해 살기 어렵다. 이주해 살려면 그 행성이나 위성에 지구와 같은 조건을 유지하는 시설을 해야 할 것이다.
 지구와 환경이 다른 행성에서는 탄소(C)를 기본 골격으로 하는 유기물로 구성되지 않고 다른 원소를 기본 골격으로 하는 물질로 구성된 전혀 다른 생명체(?)가 존재할 가능성은 있으나 지구의 생명체와 유사한 생명체는 찾기 힘들 것이다.
 단지 옛날 행성이 변화하는 과정에서 지구와 비슷한 환경을 유지한 기간이 있었다면 지구상의 생명체와 비슷한 유기체의 화석이 발견될 수 있을 것이며 이들 화석의 DNA를 이용하여 생명공학적으로 생명을 복원할 수 있을 것이다.

여러 행성 중에서 지구가 생물이 살기에 알.hwp

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