청소년을 위한 과학 읽기

명왕성은 다시 행성이 될 수 있을까?

태양계의 9번째 행성이었던 명왕성은 어느 날 ‘왜행성’으로 강등되었다. 그것도 명왕성 자체의 물리적 특성이 변해서가 아니라 4퍼센트의 국제천문연맹 과학자들이 결정한 행성의 정의에 의해 신분이 바뀌었다. 다수결 투표로 결정한 행성에 관한 정의는 과연 타당한 것일까? 그리고 명왕성은 정말 행성이 될 자격이 없는 걸까? 이 물음에 대한 답을 찾기 위해 비운의 전직 행성 명왕성을 찾아 떠난 ‘명왕성 바라기’들의 흥미로운 여정을 들여다본다.

추천의 말 / 들어가는 말 / 명왕성 일기

01 지구에서 벗어나기
우주를 자동차로 여행한다면/ 로켓을 타고 떠나는 힘겨운 출발/ 지구에서 벗어나기/ 우주로 가는 다른 로켓은 어떨까?/ 로켓 말고 엘리베이터를 타고 가는 건 어때?/ 우주엘리베이터 건설 방법/ 우주엘리베이터 건설의 어려운 점들
Science & Episode 1 우주의 ‘검은 하늘’을 보고야 말겠다

02 우주에서 생활하기
우주에서 내 집처럼 지내기/ 첫 번째, 바닥에 발 붙이고 살기/ 두 번째, 숨 쉬고 물 마시기/ 세 번째, 바깥 구경하기와 외출하기/ 네 번째, 고장 나는 것들 수리하기/ 다섯 번째, 날아오는 것들 막아내기/ 여섯 번째, 심리적 스트레스 극복하기
Science & Episode 2 지구에서 우주 흉내 내기

03 위험한 우주
우주쓰레기/ 소행성대/ 혜성과의 조우/ 우주선
Science & Episode 3 토성의 고리 위에서 자전거를 탈 수 있을까?

04 명왕성 찾아가기
플라이바이/ 행성들의 숨겨진 이야기_열탕과 냉탕 사이: 수성, 가면 뒤에 숨겨진 지옥의 얼굴: 금성, 식민지 행성 건설의 꿈: 화성, 미완의 별: 목성, 태양계의 보석: 토성, 버릇없는 행성: 천왕성, 이제 겨우 1년이 지났을 뿐: 해왕성
Science & Episode 4 명왕성을 발견한 로웰 천문대에서

05 명왕성 도착
카이퍼 벨트의 골목대장/ 다이어트? 그게 뭐야?/ 착륙하기/ 명왕성에서 바라본 태양/ 명왕성의 위성들
Science & Episode 5 톰보의 후손, 커쇼를 만나다

06 명왕성에서 보다
별자리의 아이러니/ 이상한 별들/ 은하의 변두리/ 항성과 우리은하/ 우주의 중심/ 명왕성에서 본 지구/ 명왕성의 지위와 끝나지 않은 논쟁
Science & Episode 6 세른(CERN) 탐방기: 과학에서 답을 찾다

찾아보기 / 참고문헌 / 사진 출처

우주로 가고는 싶은데 돼지를 안고 가는 듯한 가속도도 싫고, 불을 뿜어내며 언제 터질지 모르는 로켓을 타고 가는 것이 불안하다면 우주엘리베이터를 추천한다. 우주정거장보다 백 배 정도 되는 높이까지 빠르면 일주일 만에 올라갈 수 있다. 게다가 로켓에 비해 가격은 10분의 1밖에 들지 않는다. 고작 지구와 붙어 있는 것과 다를 바 없는 우주정거장까지 가는 데 250억 원을 지불한 최초의 민간 우주인 ‘데니스 티토’가 분노할 일이다.(45-46쪽) 국내의 한 공상과학소설에서는 이러한 태양풍과 방사선을 막기 위해 자신의 대변을 모아 벽돌처럼 만들어서 태양 쪽에 쌓는 엽기적인 방법을 선보이기도 했다. 주인공이 자신의 대변을 손으로 반죽해서 지퍼 백에 담아 벽돌 모양으로 만드는 장면이 끊임없이 등장하는데 두껍고 수분이 많아 원리적으로는 방사선의 보호 기능이 충분하다고 써놓았지만 미래에는 이보다 더 품위 있고 청결한 방법이 개발되리라 간절히 기대해본다.(89쪽)우주쓰레기는 이와 같이 불의의 사고로 발생하기도 하지만 고의적인 파괴로 만들어지기도 한다. 중국은 2007년 1월 활동을 멈춘 기상위성 ‘펑윈[風雲] 1C’를 탄도미사일로 요격하여 엄청난 우주쓰레기를 만들었다. 세계 곳곳에 퍼져 있는 ‘메이드 인 차이나(made in China)’는 우주공간에서도 어렵지 않게 만날 수 있다. 2013년 러시아의 과학위성은 펑윈 1C 위성의 잔해와 부딪쳐 새로운 우주쓰레기가 되었다.(116-117쪽) 행성을 이용한 플라이바이는 1961년 미국의 UCLA 대학원생 마이클 미노비치(Michael A. Minovitch)가 고안해냈다. 미노비치는 목성 근처를 지나던 혜성의 궤도가 변하는 것을 보고 탐사선도 목성의 중력을 이용해 에너지를 얻을 수 있음을 생각해냈다. 미노비치가 이 방법을 고안하지 않았다면 외행성 탐사를 위해 큰 추력을 가진 로켓을 개발하기 위해 엄청난 비용을 들였거나 많은 연료를 싣고 가야 했을 것이다. 뉴허라이즌스의 경우 단 77킬로그램의 연료를 싣고 명왕성까지 날아갔다. 초기속력이 크기도 했지만 목성의 중력을 이용한 플라이바이로 속력을 초속 4킬로미터가량 증가시킨 것이 큰 역할을 했다. 이 플라이바이로 뉴허라이즌스는 명왕성에 도달하는 시간을 3년 단축시켰다.(156쪽)해왕성은 자전축이 28.3°로 천왕성을 제외하고 태양계 행성 중 가장 많이 기울어져 있다. 자전축이 기울어져 있기 때문에 지구와 마찬가지로 계절의 변화가 나타나는데, 한 계절의 기간이 무려 40년이 넘는다. 만약 해왕성에서 태어난다면 한 살 넘게 살 가능성이 매우 낮고, 불행히도 초겨울에 태어난다면 여름과 가을이 무엇인지 모르고 추위에 떨다가 인생을 마칠 수도 있다. 해왕성을 방문한 탐사선은 천왕성과 마찬가지로 보이저 2호가 유일하기 때문에 아직 많은 부분이 베일에 가려져 있다.(173쪽)해왕성의 궤도를 벗어나면 얼음과 암석으로 이루어진 작은 천체들이 모여 있는 카이퍼 벨트가 시작된다. 명왕성도 해왕성 궤도의 바깥에 위치하고 있기 때문에 카이퍼 벨트에 속해 있다. 그러나 명왕성이 왜행성이 되긴 했어도 카이퍼 벨트에 있는 천체들과 같은 취급을 받는 것은 조금 억울하다. 명왕성은 현재까지 발견된 카이퍼 벨트의 천체 중에서 가장 크고 5개의 위성까지 거느리고 있다. 위성의 개수만 놓고 볼 때 수성, 금성, 지구, 화성의 위성을 합친 것보다 많다. 명왕성이 메이저리그에서 마이너리그로 강등된 신세이고 카이퍼 벨트가 태양계의 변두리라고 해도 이곳에서만큼은 명왕성이 대장이다.(193쪽)“Kershaw, please tell me about pluto!” 많은 사람들 중에서도 나의 처절한 외침과 티셔츠가 맘에 쓰였는지 커쇼는 선수석으로 들어가기 전에 나에게 한마디를 하며 웃어주었다.
“I agree with your idea.” 그렇다. 나의 티셔츠에는 ‘Remember pluto’가 쓰여 있었고 짧은 순간 커쇼는 자신의 뜻이 함축된 나의 티셔츠 문구에 동의를 해준 것이다. 그렇게 선수들의 연습 시간은 끝이 났고 나는 안전 요원의 지시로 흥분된 마음을 진정시키며 자리로 돌아왔다.(228쪽)외계 행성 연구원인 사라 시거(Sara Seager)에 따르면 명왕성의 지위에 대한 논쟁으로 이전보다 태양계에 대한 관심이 더 높아졌다고 한다. ‘명왕성은 행성인가, 행성이 아닌가’에 대한 논쟁보다 중요한 것은 ‘명왕성 너머엔 무엇이 있을까’, ‘넓은 우주에서 인간의 존재 의미와 역할은 무엇일까’와 같은 근원적인 호기심이 아닐까?(250쪽)

“플루토를 그냥 내버려 두라고!”
시끌시끌 명왕성의 못 다한 이야기들…2006년 8월 24일, 국제천문연맹 총회가 열리고 있는 체코 프라하의회센터에서는 누군가의 신분을 박탈할 수 있는 중요한 투표가 진행되었다. 투표 결과 찬성 237, 반대 157, 기권 17로 76년 동안 가지고 있던 누군가의 지위가 상실되었다. 그 누군가는 사람이 아닌 행성 명왕성! 명왕성은 이 투표를 통해 왜행성으로 지위가 낮아졌고 ‘134340 플루토’라는 어색한 이름을 갖게 되었다.
태양계에서 가장 멀고 가장 작은 행성이었던 명왕성은 사람들 마음속의 미묘한 감정을 자극한다. 고립돼 있는 작고 힘없는 별…… 그래서일까? 명왕성의 행성 퇴출 소식에 명왕성 탐사선을 쏘아 올린 미국을 비롯해(명왕성은 미국인이 발견한 유일한 행성이기도 하다) 지구촌 곳곳에서는 아쉬움과 함께 반대의 목소리가 끊이질 않고 있다. “플루토(명왕성)를 그냥 내버려 두라고!”, “명왕성은 행성이다, 크기는 중요하지 않다!”, “행성이란 말에는 투표로 결정할 수 없는 문화적 의미가 담겨 있다”…….
물리 교사로서 경기도물리교과연구회 독서분과에서 만난 이 책의 저자들도 퇴출 반대 대열에 합류했다. ‘명왕성 바라기’인 이들은 철저하게 명왕성을 ‘팩트 체크’ 하고 명왕성 편에 서서 기꺼이 변호인이 되었다. 억울하게(?) 행성의 지위를 빼앗긴 명왕성의 못 다한 이야기들은 이 책의 커다란 줄거리가 되었다. ‘명왕성은 행성일까, 행성이 아닐까?’ 명왕성에 대한 논쟁은 아직도 현재진행형이다. “투표로 행성을 결정한다고?”
과학을 바라보는 시각을 다루다『134340 플루토, 끝나지 않은 명왕성 이야기』는 ‘청소년을 위한 과학 읽기’ 시리즈로 기획된 책이다. 이 책은 과학을 바라보는 시각에 대해 다루려고 노력한다. 일부 과학자들의 다수결 투표에 의해 명왕성이 태양계 행성의 지위를 잃어버린 사건은 ‘행성의 정의가 시대에 따라, 시점에 따라 달라지는’ 과정 속에서 인간이 우주를 바라보는 시각, 그리고 역사적으로 과학이 발전했던 중요한 순간들을 다시 한 번 돌아보게 한다. 학생들은 인류가 만든 과학의 프레임 안에서 이런 내용들이 어떻게 논의되고 발전되어 가는지를 확인할 수 있다.
학생들에게 과학책을 읽게 하는 목적은 과학의 개념을 이해하고 과학적 지식을 얻게 하는 데에도 있지만 그보다 더 큰 목적은 과학을 바라보는 시각을 갖게 하는 데 있다. 그 시각은 과학자가 바라보는 것일 수도 있고 미래의 경제학자나 정치가가 될 학생이 바라보는 것일 수도 있다. 각각의 과학에 대한 다양한 관점은 우리 사회를 좀 더 합리적이고 생산적이며 건강하게 해줄 것임에 틀림없다.“이과 학생이든 문과 학생이든”
쉽고 융합적 접근성이 뛰어난 과학 교양서

최근 인문 계열과 자연 계열을 통합한 2015교육과정이 도입되어 현장에 적용되고 있다. 자연 계열 학생들만 선택하던 과학 과목을 인문 계열 학생들도 자유롭게 선택할 수 있고, 그 반대도 가능하다. 따라서 융합적 접근성이 좋은 과학책이 그 어느 때보다 절실하다. 계열과 상관없이 쉽게 다가갈 수 있는 수준의 과학책, 논의의 여지가 충분해서 적절한 과학적 지식을 얻고 토의와 토론이 가능한 과학책이 필요한 것이다.
『134340 플루토, 끝나지 않은 명왕성 이야기』는 이 같은 현실 인식에 따라 수년간 현장에서 과학 독서 교육을 이끌었던 저자들이 의기투합한 결과의 산물이다. 저자들은 독서 교육의 필요성에 공감하면서 학생들에게 논리적인 사고력뿐만 아니라 과학적 지식을 습득함으로써 얻게 되는 지적 희열, 정답이 있는 토론이 아닌 과학적 논의가 필요한 책이 시급하다고 생각했다. 그래서 직접 원하는 책을 만들기로 했고, 이렇게 그 필요성을 담은 책을 펴냈다.
표지에서부터 익살스럽고 친근해 보이는 명왕성 캐릭터가 흥미를 끌고, 일기 형식을 빌려 쓴 명왕성의 역사는 과학책이 갖는 지루함을 말끔히 날려버린다. 1장에서 6장까지 명왕성을 위로하기 위해 떠난 여정에는 우주로켓과 우주엘리베이터, 무중력 환경의 우주선 생활, 우주공간에 존재하는 위험들에 대처하는 방법과 우주선이 명왕성에 도달하기 위해 필요한 기술 등 학생들의 관심과 흥미를 끌 수 있는 요소들이 가득하다. 또 'Science & Episode'에 담긴 특별한 이야기들은 과학을 하는 즐거움과 생생한 현장감을 느끼게 한다.
좀 더 진지한 독자라면 책을 읽고 명왕성의 운명에 대해 자신의 생각을 논리적으로 표현하고 싶은 욕구가 생길지도 모르겠다. 이 책이 바라는 바가 바로 그것이다. 자신의 의견을 드러내고 싶은 마음이 마구마구 샘솟는 순간, 학생들에게 과학책을 읽게 하는 목적이 달성된 셈이다.