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행성 거주가능성

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목차

1. 개요

행성 거주 가능성은 생명체가 존재할 수 있는 행성의 조건을 연구하는 분야이다. 항성계, 항성의 분광형, 안정적인 생물권, 일정한 밝기, 적절한 중원소 함량 등 다양한 요인들이 행성의 거주 가능성에 영향을 미친다. 태양과 같은 G형 별뿐만 아니라 K형, M형 별도 생명체 거주 가능성을 가질 수 있으며, 쌍성계나 가스 행성의 위성에서도 생명체가 존재할 가능성이 제기된다. 또한, '선량한 목성'과 같은 주변 환경, 은하 내 위치, 생명체 자신이 미치는 영향, 미소 서식 환경 등도 고려해야 할 요소이다.

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행성 거주가능성
행성 거주가능성
[[케플러-186f]] 상상도
케플러-186f 상상도
개요
유형과학 개념
설명행성이 생명체를 지탱할 수 있는 잠재력
거주가능성에 영향을 미치는 요인
항성 특성항성 유형
항성 광도
항성 안정성
항성 시스템 환경
행성 특성행성 질량
행성 크기
행성 궤도
행성 대기
행성 화학적 조성
행성 위치
기타
관련 주제외계 행성
생명체 존재 가능성
골디락스 존
지구와 유사한 행성
물질 행성
슈퍼 지구
해양 행성
외계 생명체
희귀한 지구 가설
항성 거주가능대

2. 적당한 항성계

항성은 행성 거주가능성에 대한 이해의 시작이다. 지구와 비슷한 천체는 다수 존재할 수 있지만, 더 큰 계 자체가 생명체에게 적합한지도 중요하다. SETI의 프로젝트 피닉스의 과학자 마거릿 턴불과 질 타터는 2002년에 "HabCat" (또는 "거주 가능한 항성계의 카탈로그", Catalogue of Habitable Stellar Systems)를 작성했다. 이 카탈로그는 12만 개에 달하는 방대한 수의 히파르코스 성표의 항성에서, 1만 7천 개를 핵심 그룹 "HabStars"로 추출한 것이다. 여기서 사용된 선택 기준은 거주 가능한 행성에 필요한 천체물리학적 요인을 이해하기 위한 첫걸음으로 적합하게 되었다.[129]

고전적인 거주 가능 구역(HZ)은 표면 조건에 대해서만 정의되지만, 항성광에 의존하지 않는 신진대사는 HZ 외부에서도 존재할 수 있으며, 액체 물이 있는 행성 내부에서 번성할 수 있다.[20] 2015년 8월에 발표된 연구에 따르면, 매우 큰 은하는 우리 은하와 같은 작은 은하보다 거주 가능한 행성의 형성 및 발달에 더 유리할 수 있다.[22]

그러나 행성을 거주 가능하게 만드는 것은 물이 표면에 액체 상태로 존재할 수 있도록 항성으로부터 적절한 거리에 행성이 위치하는 것보다 훨씬 복잡한 문제이다. 다양한 지구물리학 및 지구역학적 측면, 방사선 및 항성의 플라스마 환경은 행성의 진화와 생명체의 기원에 영향을 미칠 수 있다.[20] 액체 물은 우리가 아는 생명체의 필수[23] 조건이지만 충분 조건은 아니며, 거주 가능성은 다양한 환경적 매개 변수의 함수이다.[2]

2. 1. 분광형

항성의 분광형은 표면 온도를 나타내며, 이는 주계열성의 경우 질량과 관련이 있다.[130][131] 생명체 거주에 적합한 항성의 분광형은 '차가운 F형'에서 G형을 거쳐 '뜨거운 K형'까지로, 대략 7000K에서 4000K(섭씨 6700도에서 3700도) 사이이다.[132] 태양(G2형, 5777K)은 이 범위에 속하며, 이러한 분광형은 국부 은하수 은하의 별 중 5%에서 10%를 차지한다.

이러한 종류의 "중간 등급" 별은 행성 거주 가능성에 중요한 여러 가지 특성을 가지고 있다.

  • 수명이 적어도 수억 년에서 수십억 년으로, 생명체가 진화할 충분한 시간을 제공한다. 더 밝은 O, B, A형 항성들은 수명이 10억 년 미만이거나 심지어 1천만 년 미만이라 생명체 진화에 불리하다.[180]
  • 자외선과 같은 중요한 대기 역학을 유발할 만큼 충분한 고주파를 방출하지만, 이온화로 인해 초기의 생명체가 파괴될 정도는 아니다.[181]
  • 광합성에 도움이 되는 파장에서 충분한 방사선을 방출한다.
  • 행성이 모항성으로부터 적당히 떨어져 있어 조석 고정이 발생하지 않는다면 행성 표면에 액체 물이 존재할 수 있다.[182] K형 주계열성은 태양과 같은 G형보다 더 오랫동안 액체 물이 존재할 조건을 제공하여 생명체 존재에 더 유리할 수 있다.[182]


적색 왜성(M형)은 수가 많아 중요하지만, 생명체 존재 가능성에 대해서는 논쟁 중이다. 글리제 581 c, 글리제 581 d, 글리제 581 g, 글리제 163 c 등 적색 왜성 주위를 공전하는 외계 행성들이 발견되면서 연구가 활발히 진행되고 있다.[183] 최근 연구에 따르면 적외선 및 근적외선에서 더 많은 빛을 방출하는 더 차가운 별은 실제로 얼음이 적고 눈덩이 상태의 발생률이 적은 더 따뜻한 행성을 가질 수 있다고 한다.

2. 2. 안정적인 생물권

생물권(또는 생명체 거주가능 영역, HZ)은 항성 주위를 도는 행성 표면에 액체 물이 존재할 수 있는 가상의 영역이다.[20][133] 지구 생태계에 미치는 중요함을 고려하면, 생명체 존재에 에너지원 다음으로 중요한 것은 액체 물이다.[20] 이는 물에 의존하는 종 위주로 생각한 일종의 편견일 가능성이 있으며, 만약 물 없는 환경에서 생명이 발견된다면(예로 액체 상태 암모니아 용매) 생물권의 개념은 크게 확장되거나, 제한하거나 전부 폐기되어야 할 수 있다.[133]

'안정적인' 생물권이 형성되려면 두 가지 조건이 만족되어야 한다. 첫째로 생물권 범위는 항성의 수명주기 전반에 걸쳐 크게 변하지 않아야 한다. 모든 항성들은 나이를 먹으면서 밝기가 증가하며 이에 따라 생물권은 시간이 흐르면서 항성에서 먼 곳으로 이동한다. 만약 생물권의 이동 속도가 너무 빠를 경우(예를 들면 질량이 매우 큰 초거성) 행성이 생물권 내에 머무를 수 있는 시간은 매우 짧을 것이며 생명체가 태어나고 진화할 시간은 없을 것이다.[36][134] 다만 탄소 순환과 같은 부정적 피드백은 어머니 항성이 뜨거워져도 그것을 상쇄하는 효과를 갖고 있다.[184]

둘째로 가스 행성처럼 질량이 큰 행성이 생물권 내 또는 근처에 있어서는 안 된다. 이렇게 무거운 천체는 지구 비슷한 행성이 생겨나는 것을 방해한다. 예로 소행성대 천체들은 목성과의 궤도 공명 때문에 행성으로 뭉치지 못한 것으로 보인다. 만약 금성과 화성 궤도 사이에 가스 행성이 있었다면 지구는 지금 질량 수준으로 커지지 못했을 것이다. 다만, 생물권 내에 있는 가스 행성 주위에 생명체가 살 만한 위성이 존재할 가능성은 있다.[37][135][185]

외계 행성 발견으로 태양계와 다른 행성계 구조가 흔할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 과거에는 태양계의 구조로부터 안쪽은 지구형 암석 행성, 바깥쪽은 목성형 또는 천왕성형의 거대 행성이라는 패턴이 다른 항성에서도 표준일 것이라고 생각했지만, 케플러 우주 망원경 이전 (2009년 이전)의 외계 행성 연구를 통해 이 생각은 부적절하다는 것이 밝혀졌다. 즉, 태양계형 행성계는 우주의 표준이 아니고 그 한 형태이며, 그 외에 많은 패턴이 존재한다. 다수의 거대 행성이, 주로 HZ의 가능성을 방해하는 중심 항성에 가까운 궤도에서 발견되었다. 다만, 현재 제시된 외계 행성 정보는 식별이 훨씬 용이한, 항성에 가깝거나 이심률이 높은 (타원) 궤도를 가진 거대 행성에 치우쳐 있는 것으로 보이며, 어떤 종류의 항성계가 표준인지는 아직 알 수 없다. 태양계형 행성계는 탐지가 기술적으로 어렵기 때문에 존재해도 발견되기 어렵다. 그러나 케플러 우주 망원경에 의한 연구에서는 소수 발견되고 있다.

2. 3. 일정한 밝기

모든 별들은 광도가 변하는데, 그 변화하는 정도는 별에 따라 폭넓게 차이가 난다. 대부분의 별들은 광도가 비교적 일정하지만 일부 변광성들은 밝기가 간헐적이면서도 큰 폭으로 증가한다.[186][38][136] 이러한 급격한 밝기 변화는 생명체에게 좋지 않은 영향을 미치기 때문에 변광성들은 생명체를 지닐 수 있는 후보가 되기 어렵다. 특정한 온도 범위에 적응되어 있는 생물들은 극심한 온도 변화를 견딜 수 없으며, 밝기의 급격한 변화와 함께 방출되는 감마선과 엑스선은 생명체에게 치명적이다.[186] 천체의 대기는 이런 유해한 광선의 효과를 줄여 주지만, 변광성 주위를 도는 행성에는 대기가 어머니 항성의 고주파 에너지에 의해 벗겨져 나가고 없을 것이다.[186][38]

태양은 밝기 변화가 적어 지구에게 자비로운 존재이다. 태양 광도의 극값 차이는 11년 간격을 두고 약 0.1%이다.[186][38][136] 역사적으로 태양의 밝기가 조금만 변해도 지구의 기후에 큰 영향을 미치게 된다는 강력한 증거가 있는데, 소빙하기는 태양 광도가 비교적 긴 기간에 걸쳐 약해진 것 때문에 발생했던 것으로 추측된다.[186][38][136] 그러므로 어떤 항성은 생명체 생존에 영향을 끼칠 정도로 극심한 밝기의 변화를 보여서는 안 된다. '태양과 비슷한 항성들' 중 가장 비슷하다고 여겨져 온 전갈자리 18의 경우, 태양에 비해 밝기 변화량이 훨씬 더 큰 것으로 알려져 있다.[187][39][137][138][139]

2. 4. 적절한 중원소 함량

항성을 이루고 있는 물질은 대부분 수소와 헬륨이지만, 이들 외에도 중원소(수소와 헬륨, 리튬보다 무거운 모든 원소를 천문학에서는 중원소라고 부른다)의 양은 항성마다 차이가 크지만 미량 존재한다.[188] 항성에 중원소가 적게 있을 경우, 행성계 생성을 설명하는 태양 성운 이론에 따르면, 이 항성의 주변에 행성이 생길 확률은 줄어든다.[188] 중원소가 적은 별 주위에 행성이 있더라도 질량은 작을 것이며 따라서 생명체가 살기에 적합하지 않을 것이다.[188]

별을 구성하는 물질의 대부분은 수소와 헬륨이지만, 더 무거운 원소(금속)의 양에는 상당한 차이가 있다. 별의 금속 함량이 높다는 것은 초기 원시 행성계 원반에 무거운 물질이 많았다는 것과 상관관계가 있다. 태양 성운 이론에 따르면, 금속 함량이 적으면 행성이 형성될 가능성이 훨씬 낮아진다. 금속 함량이 적은 별 주위에서 형성된 행성은 질량이 작을 가능성이 높으며, 따라서 생명체에게 불리하다.

지금까지 외계 행성이 발견된 항성계를 분광학적으로 연구한 결과 높은 중원소 함량과 행성 생성 사이에 연관성이 있음이 입증되었다. 과학자들은 행성을 지니고 있거나 혹은 우리가 현재 찾고 있는 행성과 유사한 천체를 거느리고 있는 항성들은 분명히 행성 동반체가 없는 항성들보다 중원소가 더 많이 포함되어 있다는 사실을 알았다.[188][40][140] 높은 금속 함량과 행성 형성 사이의 이러한 관계는 또한 생명 가능한 시스템이 우주 초기에 형성된 별보다 젊은 세대의 별 주위에서 발견될 가능성이 더 높다는 것을 의미한다. 왜냐하면 우주 초기에 형성된 별은 금속 함량이 낮기 때문이다.[40]

케플러 우주 망원경의 관측 기록에 따르면, 거대 가스 행성의 경우에는 항성의 금속량과 행성의 존재 빈도 사이에 정의 상관 관계가 존재하지만, 반지름이 작은 행성의 경우에는 폭넓은 금속량의 항성 주위에 보편적으로 존재하고 있다.[141]

3. 행성들의 특징

생명체가 살 수 있는 외계 행성의 조건에서 가장 우선시되는 것은 그 행성이 암석으로 이루어져야 한다는 것이다. 이런 행성들의 질량은 최대 지구의 10배 이하로, 대부분 규소로 된 암석으로 이루어져 있으며, 가스 행성과 같은 수소와 헬륨의 두꺼운 대기를 갖고 있지 않다. 가스 행성의 대기 상층부에 생명체들이 살고 있을 가능성이 전혀 없는 것은 아니지만, 중력이 매우 크고 딱딱한 표면이 없다는 점을 고려하면 생명체가 있을 가능성은 적은 것으로 받아들여지고 있다.[190] 반면 가스 행성들의 위성은 생명체가 살 수 있는 완벽한 후보로 지목되고 있다.[189]

어떤 환경이 생명체가 자라나기에 적합한지를 분석할 때는 세균이나 고균처럼, 간단한 단세포 유기체와 복잡한 동물 사이를 구별짓는다. 모든 생명 트리 이론에서는 다세포 생명체가 탄생하기 위해서 필히 단세포 생명이 먼저 태어나야 하며, 단세포 생명체가 발생한다고 하여 반드시 복잡한 단계로 진행된다는 보장은 없다고 말한다. 아래 나열한 행성 특질들은 일반적으로 생명체 탄생에 중요하다고 여겨지는 요소들이다. 다만 모든 사항들 각각에 대하여, 단세포 생명체에 비해 식물이나 동물과 같은 다세포 생명체들이 태어날 확률은 더 작아짐을 고려해야 한다.

거주 가능한 행성에 대한 주요 가설은 지구형 행성 (일부 슈퍼 지구)일 것이라는 것이다. 이러한 행성은 대략 지구와 같은 크기이며, 주로 규산염 암석으로 구성되어 있으며, 외층은 거대 가스 행성에서 볼 수 있는 기체 수소나 헬륨으로 덮여 있지 않다. 생명이 거대 행성 상층의 구름 속에서 발달할 수 있는지에 대해서는 확실히 부정할 수는 없다.[142] 그러나 그들은 지표면이 없고, 그 중력은 방대하며, 생명이 탄생할 가능성은 그다지 없을 것으로 생각된다. 반면에 거대 행성의 위성은 생명을 품을 유력한 후보가 되고 있다.

생명을 지원할 수 있는 환경을 분석할 때 일반적으로 간단한 것, 진정세균과 같은 단세포 생물과 고세균, 그리고 복잡한 후생동물 (동물) 사이에 구별을 둔다. 어떤 생명 계통수를 가정하더라도 단세포 생물은 당연히 다세포 생물보다 먼저 나타나지만, 단세포 생물이 탄생하면 반드시 더 복잡한 다세포 생물로 진화한다는 보장은 없다.[143] 다음의 행성의 특성은 생명 전반에 중요하다 여겨지지만, 어떠한 경우에도 더 크고 복잡한 식물이나 동물과 같은 다세포 생물일수록 조건이 더 엄격해진다고 생각해야 한다.

3. 1. 질량

질량이 작은 행성은 생명체를 품기에 적합하지 않은 두 가지 이유가 있다. 첫째, 낮은 중력은 대기를 유지하기 어렵게 만든다. 대기 구성 분자는 탈출 속도에 도달하기 쉽고, 태양풍이나 충돌 등으로 우주 공간으로 손실될 가능성이 높다.[191][50] 두꺼운 대기가 없는 행성은 원시 생화학에 필요한 물질이 부족하고, 단열 효과가 적으며 표면 전체에 걸쳐 열 전달이 원활하지 않다. 예를 들어, 얇은 대기를 가진 화성은 태양으로부터 비슷한 거리에 있을 경우 지구보다 더 춥다.[191][50] 또한 유성체와 고주파 방사선에 대한 방어력이 떨어진다.[191][50] 대기 밀도가 지구 대기의 0.006배 미만인 경우, 액체 상태의 물은 필요한 대기압인 4.56mmHg(608Pa)에 미치지 못하므로 존재할 수 없다.[191][50] 압력이 감소하면 물이 액체 상태로 존재하는 온도 범위가 줄어든다.[191][50]

둘째, 작은 행성은 지름이 작아 부피에 대한 표면적 비율이 더 크다. 이러한 천체는 형성 과정에서 남은 에너지를 빠르게 잃는 경향이 있으며, 지질학적으로 죽어 화산, 지진, 판 구조론과 같은 활동이 부족하다.[191][50] 이러한 지질학적 활동은 표면에 생명을 유지하는 물질을 공급하고 대기에 이산화 탄소와 같은 온도 조절 물질을 공급한다.[191][50] 판 구조론은 적어도 지구에서는 중요한 화학 물질과 광물을 재활용하고, 대륙 생성과 환경 복잡성 증가를 통해 생물 다양성을 촉진하며, 지구 자기장을 생성하는 데 필요한 대류를 만들어내는 데 도움이 된다.[191][192][50][144]

'낮은 질량'은 상대적인 표현이다. 지구는 태양계의 가스 행성에 비해 질량이 작지만, 지구형 행성 중에서는 지름, 질량, 밀도가 가장 크다.[191][51][145] 지구는 중력만으로 대기를 유지할 수 있을 만큼 크고, 용융된 핵이 열 엔진으로 남아 표면의 다양한 지질 활동을 유발할 수 있을 만큼 크다.[191][145] (행성 핵 내 방사성 원소의 붕괴는 행성 가열의 또 다른 중요한 요소이다).[191][145] 반대로 화성은 거의 (또는 완전히) 지질학적으로 죽었고 대기의 상당 부분을 잃었다.[193][52][146] 따라서 거주 가능성의 하한 질량은 화성과 지구 또는 금성 사이 어딘가에 있으며, 0.3 지구 질량이 거주 가능한 행성의 대략적인 분계선으로 제시되었다.[194][53] 그러나 2008년 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 연구에 따르면, 지구는 생명체가 살 수 있는 행성 질량 하한선 수준이며, 지금보다 질량이 조금 더 작았다면 판 구조론은 일어날 수 없었을 것이다.[195] 금성은 지구 질량의 81% 수준인데 지각 활동의 어떤 흔적도 없다.[195] 역으로 지구보다 질량이 큰 '슈퍼지구'들의 경우 지구보다 더 활발한 지각 활동을 보여줄 것이며, 생명체를 품을 수 있는 범위 내에 넉넉히 들어간다.[195]

예외적인 상황도 존재한다. 목성의 위성 이오(지구형 행성들보다 질량이 작다)는 목성과의 조석력으로 인해 화산 활동이 활발하며,[191] 바로 그 바깥을 돌고 있는 유로파는 얼어 있는 지각 아래에 물로 이루어진 바다가 있는데 이 역시 목성의 기조력으로 내부가 녹은 것이다.[191] 한편, 토성의 위성 타이탄은 두꺼운 대기를 지녔고, 표면에 있는 액체 메탄에서 생화학 반응이 일어날 가능성이 있다.[191] 이들은 예외적인 존재이지만, 질량이 생명체 존재 가능성에 확정적인 영향을 미치는 변수가 아님을 보여준다.[191]

큰 행성은 더 많은 질량의 대기를 가질 가능성이 높다. 더 높은 탈출 속도로 가벼운 원자를 유지하고 강화된 판 구조론에서 광범위한 가스 방출이 결합되면 지구에 비해 표면의 대기압과 온도가 크게 증가할 수 있다. 이러한 무거운 대기의 온실 효과가 강화되면 이러한 거대한 행성의 경우 거주 가능 구역이 중심별에서 더 멀리 떨어져야 함을 시사한다.

마지막으로, 커다란 행성은 커다란 철핵을 가질 확률이 높다. 중심핵은 자기장을 형성하여 항성풍으로부터 지표면의 생명체들을 보호한다.[196] 행성의 질량이 큰 것 외에도 빠르게 자전하면 자기장이 형성된다.[196][58][147]

잠재적으로 거주 가능한 외계 행성의 질량은 0.1~5.0 지구 질량이다.[19] 그러나 거주 가능한 세계가 0.0268 지구 질량만큼 낮은 질량을 가질 수도 있다.[59] 잠재적으로 거주 가능한 외계 행성의 반경은 0.5~1.5 지구 반경이다.[19]

3. 2. 공전과 자전

궤도 이심률은 행성 표면 온도 변화에 큰 영향을 미친다. 이심률이 클수록 온도 변화가 커져 생명체가 서식하기 어려워진다. 지구의 궤도는 거의 원에 가깝고 이심률이 0.02 이하로 매우 낮다. 태양계의 다른 행성들도 수성을 제외하고는 지구와 비슷한 수준의 낮은 이심률을 보인다.[197] 하지만 발견된 외계 행성들의 90%는 태양계 행성보다 큰 이심률(평균 0.25)을 가지고 있어 과학자들을 놀라게 했다.[198][61][149]

행성의 자전축 기울기는 계절 변화를 결정하는 중요한 요소이다. 자전축 기울기가 거의 없으면 계절 변화가 나타나지 않아 생명체에게 불리하며, 반대로 너무 크면 계절 변화가 극심해져 생태계 항상성에 악영향을 미친다.[199] 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 자전축 기울기가 85도까지 기울어져도 생명체가 살 수 있다는 결론을 내렸지만, 대륙이 계절에 따라 심한 고온에 노출되지 않아야 한다는 조건이 있다.[199][62][150] 지구의 자전축 기울기는 4만 1천 년 주기로 21.5도에서 24.5도 사이에서 변동한다.

그 외에도 행성의 자전 속도는 낮과 밤의 길이, 온도 차이에 영향을 준다. 너무 느린 자전은 낮과 밤의 온도 차이를 극심하게 만들어 생명체에게 불리하다. 또한, 자전축 방향의 변화(세차)는 그 자체로는 큰 영향을 주지 않지만, 다른 궤도 변화를 증폭시키는 작용을 한다. 지구의 세차 주기는 2만 6천 년이다.[200]

지구의 달은 자전축 기울기를 안정시켜 지구 기후를 안정시키는 데 중요한 역할을 한다.[200][63] 달과 같은 위성이 지구 생명체에게 필수적인지는 논쟁의 여지가 있지만,[64] 달의 조석력은 지구의 바다가 정체되지 않도록 돕고 지구 기후에 중요한 역할을 한다.[65][66]

3. 3. 지구 화학

탄소, 수소, 산소, 질소는 지구 생명체를 구성하는 4가지 주요 원소이며, 우주에서 가장 흔하고 화학 반응성이 높은 원소들이다.[153][70] 이들은 생물량의 96% 이상을 차지하며, 아미노산 등 생물 기원 화합물은 운석과 성간 물질에서 발견된다.[70] 탄소는 복잡한 구조 형성에 유리하고, 수소와 산소는 물을 형성하여 생명체의 용매 역할을 한다. 탄소와 산소의 공유결합은 생명체의 에너지원이다.[153] 이 4가지 원소는 단백질의 구성 요소인 아미노산을 형성한다.[70]

지구 지각에는 산소만이 풍부하게 존재하는데,[201][71][154] 이는 수소, 질소 및 그 화합물( 이산화 탄소, 일산화 탄소, 메탄, 암모니아, 물)이 따뜻한 온도에서 기체이기 때문이다. 이 휘발성 화합물들은 태양 가까이에서는 지질 형성에 큰 영향을 주지 못하고, 이산화 규소 등 비휘발성 화합물로 구성된 지각 아래에 갇혔다. 초기 화산 활동으로 분출된 휘발성 화합물은 대기 형성에 기여했고, 밀러-유리 실험은 원시 대기에서 아미노산 합성이 가능함을 보여주었다.[202][72][155]

화산 활동만으로는 지구 바닷물의 양을 설명할 수 없다.[203][73][156] 생명체에 필수적인 물과 탄소는 태양계 외곽 지대에서 왔을 확률이 높다.[73] 동위원소 존재비 연구에 따르면, 소행성대 외곽부의 탄소질 콘드라이트의 동위원소비는 지구와 잘 일치하지만, 혜성의 수소 동위원소비는 지구의 2배에 달한다.[152] 따라서 지구의 물은 대부분 소행성대에서 기원했을 가능성이 높다.[152] 태양계 초기 혜성 충돌은 지구에 물과 휘발성 화합물을 공급하여 생명의 진화를 촉진했을 수 있다.

지구의 지질 단면도


지구 자기장의 단순 모델 시각화


혜성이 없었다면 지구에 생명체가 존재하지 않았을 수도 있다는 주장이 제기되지만, 소행성 기원설에 따르면 지구형 행성은 집적 과정에서 자연스럽게 물을 얻을 수 있다.

4. 다른 항성계의 생명체 존재 가능성

천문학자들은 오랫동안 우리 태양과 비슷한 별들을 관찰해 왔지만, 최근에는 태양계와 판이하게 다른 항성계 내에서 생명체가 생겨날 가능성을 연구하기 시작했다.[82][83] F형, G형, K형 및 M형 별이 생명체 거주 가능 외계 행성을 가질 수 있다고 믿어진다.[84]

=== 쌍성계 ===

쌍성계에서 두 별 사이 거리가 충분히 멀 경우, 행성 궤도는 안정적으로 유지될 수 있으며 생명체 존재 가능성에는 별다른 영향이 없을 것이다. 그러나 두 별 사이 거리가 가까울 경우, 행성 궤도는 안정적으로 유지되기 어렵다. 센타우루스자리 알파는 쌍성계도 생명체 거주 가능 후보가 될 수 있음을 보여주는 연구 사례이다.[207][89][160]

=== 오렌지색 왜성계 ===

K형 주계열성은 태양에 비해 상대적으로 덜 무겁고 어둡고 차갑다. 그러나 쌍성계나 적색 왜성계에 비하면 태양과 보다 비슷하여 생명 탄생에 유리한 환경이 형성된다.[208] 태양보다 작지만 적색 왜성보다 큰 주황색 왜성(K형 주계열성) 주위를 공전하는 행성은 지구에 더 가까운 안정된 환경을 가지므로 생명체가 존재할 가능성이 더 높다고 분석된다.

=== 적색 왜성계 ===

적색 왜성은 질량이 작고 태양에 비해 뿜는 에너지의 양이 작아 지구와 비슷한 수준의 온도가 형성되려면 그 행성은 어머니 항성에 매우 가까이 붙어 돌아야 한다.[209] 이 때문에 행성의 자전이 멈추는 조석 고정과 변덕스러운 별의 밝기 변화로 지구와 같은 생태계 유지가 어렵다는 비관론이 있었다.[210] 그러나 특정 조건에서 생명체가 존속할 수 있다는 낙관론도 제기되었다.[211][212] 적색 왜성은 수명이 매우 길어 생명체 진화에 충분한 시간을 제공한다는 장점이 있다.[213]

4. 1. 쌍성계

쌍성계에서 두 별 사이 거리가 충분히 멀 경우, 행성 궤도는 안정적으로 유지될 수 있으며 생명체 존재 가능성에는 별다른 영향이 없을 것이다. 그러나 두 별 사이 거리가 가까울 경우, 행성 궤도는 안정적으로 유지되기 어렵다. 행성과 주성과의 거리가 주성과 다른 쌍성계 반성 거리의 5분의 1보다 멀 경우, 행성의 공전 궤도는 안정성을 보장할 수 없다.[205][87][158] 학자들은 오랫동안 쌍성계에서 행성이 생겨날 수 있는지에 대한 답을 제시하지 못했으나, 카네기 재단의 앨런 보스는 쌍성계에서도 단독성계와 마찬가지로 가스 행성들이 태어날 수 있다는 가설을 제시했다.[206][88][159]

센타우루스자리 알파는 쌍성계도 생명체 거주 가능 후보가 될 수 있음을 보여주는 연구 사례이다.[207][89][160] 센타우루스자리 알파 A와 B는 가장 가까울 때 11 천문단위(평균 23 천문단위)까지 접근하며, 시뮬레이션 결과 두 별에서 각각 3 천문단위 반경 이내에 있는 행성들은 안정된 궤도를 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 센타우루스자리 알파 A의 생물권은 1.2 ~ 1.3 천문단위, B는 0.73 ~ 0.74 천문단위로, 이는 안정된 궤도 범위 내에 해당한다.[207]

전형적인 예상치에 따르면 모든 항성계들 중 50퍼센트 이상이 쌍성이지만, 이는 밝고 질량이 큰 별들이 주로 쌍성 형태로 존재하기 때문에 나타나는 편향된 표본 선정의 결과일 가능성이 있다. 실제로 우주에는 작고 어두운 별들이 훨씬 더 많으며, 이들은 주로 단독성 형태로 존재한다. 따라서 어두운 별들까지 고려하면 우주의 별들 중 3분의 2는 단독성 형태로 존재한다는 결론이 나온다.[204][86][157]

4. 2. 오렌지색 왜성계

K형 주계열성은 태양에 비해 상대적으로 덜 무겁고 어둡고 차갑다. 그러나 앞서 서술한 쌍성계나 적색 왜성계에 비하면 태양과 보다 비슷하여 생명 탄생에 유리한 환경이 형성된다.[208] K형 별 주위 생물권은 태양보다 별에 가깝고 좁으나 주계열 단계에 오랫동안 머무르는 중심별 덕택에 그 범위가 오랫동안 별로부터 멀어지지 않고 유지되어 진화에 필요한 시간을 충분히 확보해 준다.[208]

태양보다 작지만 적색 왜성보다 큰 주황색 왜성(K형 주계열성) 주위를 공전하는 행성은 지구에 더 가까운 안정된 환경을 가지므로 생명체가 존재할 가능성이 더 높다고 분석된다. 주황색 왜성의 수명은 적색 왜성보다 짧지만, 태양보다 훨씬 길어 약 200억~1000억 년에 이를 것으로 추정되므로, 이 점에서도 행성에 생명체가 존재할 가능성은 태양과 동등하거나 그 이상으로 높다고 할 수 있다.

4. 3. 적색 왜성계

광구 온도에 따른 상대적인 항성들의 크기. 이 그림에 나온 것과 같은 적색 왜성 주위에 있는 행성에서 지구와 비슷한 온도가 유지되려면, 조석 고정과 같은 장애를 극복해야 한다.


적색 왜성은 질량이 작고 태양에 비해 뿜는 에너지의 양이 작아 지구와 비슷한 수준의 온도가 형성되려면 그 행성은 어머니 항성에 매우 가까이 붙어 돌아야 한다.[209] 이 때문에 행성의 자전이 멈추는 조석 고정과 변덕스러운 별의 밝기 변화로 지구와 같은 생태계 유지가 어렵다는 비관론이 있었다.[210] 그러나 특정 조건에서 생명체가 존속할 수 있다는 낙관론도 제기되었다.[211][212] 적색 왜성은 수명이 매우 길어 생명체 진화에 충분한 시간을 제공한다는 장점이 있다.[213]

M형 별 (적색 왜성)은 프록시마 b와 같이 플레어가 있는 경우에도 거주 가능한 외계 행성의 가능한 숙주로 간주된다. 은하 내 별의 70~90%를 차지하는 적색 왜성의 거주 가능성이 확정되면 우주 생명의 빈도를 결정하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 플레어 별은 대기를 침식하여 외계 행성의 거주 가능성을 크게 감소시킬 수 있다.[90]

천문학자들은 오랫동안 적색 왜성을 생명체가 살 수 없는 곳으로 여겨왔다. 적색 왜성은 크기가 작고(태양 질량의 0.08~0.45배) 핵반응이 매우 느려 빛을 거의 방출하지 않기 때문이다(태양의 3%~0.01%). 적색 왜성 주위 행성은 지구와 비슷한 표면 온도를 위해 모항성에 매우 가까이 있어야 한다. 예를 들어 라카유 8760과 같은 별의 경우 0.3 AU (수성 궤도 안쪽), 프록시마 센타우리와 같은 별의 경우 0.032 AU[91] (공전 주기 6.3일) 거리이다. 이 거리에서는 별의 중력으로 조석 고정이 발생, 행성의 한쪽 면은 영원히 별을 향하고 다른 쪽은 반대가 된다. 생명체가 극심한 온도차를 피하려면, 행성이 별의 열을 낮에서 밤으로 전달할 만큼 두꺼운 대기를 갖거나, 생물권에 거주 가능한 위성이 있는 가스 행성이 존재하여 위성이 별이 아닌 행성에 고정되어 방사선이 균등하게 분배되어야 한다. 오랫동안 두꺼운 대기는 햇빛을 막아 광합성을 방해할 것이라고 추정되었다.

GJ 667 Cc의 예술적 묘사, 항성계의 적색 왜성 구성원을 공전하는 잠재적으로 거주 가능한 행성


미국 항공 우주국(NASA) 에임스 연구 센터의 로버트 하버리와 마노지 조시의 연구에 따르면, 행성의 대기(CO2 및 H2O와 같은 온실 가스 포함)는 100mbar (지구 대기의 10%)만 있어도 별의 열을 밤쪽으로 효과적으로 전달할 수 있다.[92] 이는 광합성에 필요한 수준이며, 일부 모델에서는 물이 어두운 쪽에 얼어붙어 있을 것으로 보았다. 그리니치 커뮤니티 칼리지의 마틴 히스는 해양 분지가 밤쪽의 얼음 덮개 아래로 자유롭게 흐를 만큼 깊다면 바닷물이 얼지 않고 효과적으로 순환할 수 있음을 보였다. 광합성 활성 방사량을 고려한 추가 연구를 통해 적색 왜성계의 조석 고정 행성은 적어도 고등 식물에게 거주 가능할 수 있다는 것을 시사했다.[93]

크기 외에도 생명체에 적합하지 않을 수 있는 요인은 밤에는 태양을 볼 수 없어 광합성이 불가능하다는 점이다. 낮에는 해가 뜨거나 지지 않아 산 그림자 속은 영원히 그늘에 남는다. 적색 왜성이 대부분의 복사를 적외선으로 생성한다는 사실은 광합성을 복잡하게 한다. 지구에서 이 과정은 가시광선에 의존한다. 하지만 육상 생태계는 광합성보다 화학합성에 의존하는 경우가 많아 적색 왜성계에서 가능할 것이다. 정적인 주성 위치는 식물이 잎을 태양으로 향하게 하거나, 변화하는 그늘/태양 패턴을 처리하거나, 밤 동안 광합성에서 저장된 에너지로 전환할 필요가 없게 한다. 주야 주기가 없어 주어진 방사선 수준에서 더 많은 에너지를 사용할 수 있다.

적색 왜성은 변동성이 크고 격렬하다. 수개월 동안 빛을 최대 40%까지 어둡게 할 수 있는 흑점으로 덮여 있으며, 몇 분 만에 밝기를 두 배로 할 수 있는 거대한 플레어를 방출한다.[94] 이러한 변화는 생명체에 해롭고, 유기 분자를 파괴하며, 행성 대기의 상당 부분을 날려 버린다.

적색 왜성 주위 행성이 생명체를 유지하려면 플레어로부터 보호하기 위해 빠르게 회전하는 자기장이 필요하다. 조석 고정된 행성은 매우 천천히 회전하므로 핵에서 지구 다이너모를 생성할 수 없다. 적색 왜성의 격렬한 플레어 기간은 처음 12억 년만 지속될 것으로 추정된다. 행성이 조석 고정을 피하기 위해 적색 왜성에서 멀리 형성된 다음 이 격동적인 초기 기간 후에 별의 생명 가능 구역으로 이동한다면 생명체가 발달할 기회가 있을 수 있다.[95] 그러나 70억에서 120억 년 된 버나드 별에 대한 관찰은 오래된 적색 왜성도 상당한 플레어 활동을 가질 수 있음을 보여준다. 버나드 별은 활동이 거의 없는 것으로 추정되었지만, 1998년에 천문학자들은 강렬한 별 플레어를 관찰하여 플레어 별임을 보여주었다.[96]

적색 왜성은 다른 별들보다 수명이 길다는 이점이 있다. 인류가 지구에 나타나기까지 45억 년이 걸렸고, 생명체는 앞으로 10억~23억 년 동안 더 적합한 환경을 보게 될 것이다.[97][98] 반대로 적색 왜성은 핵반응이 느려 수조 년 동안 생존할 수 있으며, 이는 생명체가 더 오래 진화하고 생존할 수 있음을 의미한다.

특정 적색 왜성 주변의 생물권에서 행성을 발견할 가능성은 적지만, 모든 적색 왜성 주변의 생물권 총량은 그들의 편재성을 고려할 때 태양과 유사한 별 주변의 총량과 같다.[99] 적색 왜성별은 수천억 년, 또는 주계열성에서 훨씬 더 오래 살기 때문에 이 총량의 생물권은 더 오래 지속될 것이다.[100] 그러나 위에서 언급한 단점과 결합하여 적색 왜성 별은 미생물에게 더 오랫동안 거주 가능하게 유지될 가능성이 더 높지만, 태양과 같은 수명이 짧은 황색 왜성 별은 동물에게 더 오랫동안 거주 가능하게 유지될 것이다.

5. 위성

가스 행성의 위성은 생명체가 존재할 수 있는 곳으로 유력하게 거론된다. 이들 위성 다수는 모행성으로부터 강한 조석력을 받는데, 이는 위성 내부에 열을 발생시켜 생명체 존재에 필요한 에너지를 공급해 줄 수 있다. 또한 위성들 중에는 두꺼운 대기를 지니고 있거나 표면에 물이 액체 상태로 존재하는 곳도 있을 것으로 추정된다.

어떤 위성들은 표면에 물 대신 액체 상태의 메테인이 존재할 가능성도 제기된다. 메테인은 탄소 화합물의 일종으로, 물과 마찬가지로 생명체에게 필요한 용매 역할을 할 수 있다.

6. 그 외에 고려할 점

6. 1. '선량한 목성'

'선량한 목성'은 태양계의 목성처럼 어떤 항성의 생명체 거주 가능 구역(HZ)에서 적당히 떨어져서 내행성의 궤도를 망가뜨리지 않는 동시에, 원에 가까운 공전궤도를 그리는 가스 행성을 뜻한다.[214] '선량한 목성'은 두 가지 조건, 즉 내행성의 궤도를 질서있게 유지시켜 기후가 안정되게 형성될 수 있도록 돕고, 파국적인 충격을 안겨 줄 수 있는 혜성이나 소행성과의 충돌로부터 내행성들을 보호해야 한다는 조건을 만족해야 한다.[214][113][169]

목성은 지구-태양 거리의 약 다섯 배 정도 떨어진 곳을 돌고 있는데, 이는 외계 행성계에서 '선량한 목성'이 있을 법한 장소로 여겨진다.[214][113] 1994년 슈메이커-레비 9 혜성과 목성의 충돌 사건은 목성이 '지구의 수호자'임을 생생하게 보여주었다.[214][169] 만약 목성이 이 혜성을 중력적으로 붙잡지 않았다면, 슈메이커-레비 9는 내행성 궤도로 들어와 지구에 충돌했을 수도 있다.

하지만, 목성이 지구에 충돌하는 천체의 빈도에 미치는 영향은 생각보다 복잡하다는 연구 결과도 있다.[114][115][116][117] 목성은 장주기 혜성의 충돌 빈도를 줄이지만, 지구에 충돌하는 천체 중 장주기 혜성이 차지하는 비율은 5%에 불과하며, 대부분은 소행성이나 단주기 혜성이다.[170] 목성은 단주기 혜성과 소행성을 궤도에서 제거하는 한편, 태양계 내부로 흩뿌려 충돌 빈도를 증가시키기도 한다.[170]

태양계 생성 초기 목성의 역할은 지금과는 달랐다.[215] 목성은 소행성대 천체들의 궤도 이심률을 크게 만들어 이들 중 많은 숫자가 지구 궤도와 교차하게 만들었으며, 이들 소행성들은 지구에 중요한 휘발성 물질들을 공급했다.[215] 지구 질량이 지금의 절반에 이르기 전 목성에서 토성 지역에 있던 얼음 덩어리들과 작은 천체들은 목성의 중력적 섭동(토성도 여기에 일정량 기여를 했다)을 통해 지구에 물을 공급했다.[215][120] 따라서 현재 목성이 지구를 소행성 폭격에서 보호하는 역할을 한다면, 과거 목성은 생명체에게 필수적인 물질들을 지구에 공급해 주는 역할을 했다.

반면, 큰곰자리 47처럼 생물권 근처를 돌지만 그보다 안쪽을 돌지 않거나, 백조자리 16처럼 주성에 대한 궤도가 주성의 생물권을 통과하는 경우, 생명체가 항성계에서 태어나기 매우 어렵게 된다.

6. 2. 은하 내 이웃들

과학자들은 은하 내에 생명체가 태어날 확률이 다른 곳보다 더 높은, 특정한 지역(은하 거주가능지역이라고 부른다)이 있다고 주장해 왔다. 우리 은하 가장자리 오리온 팔에 속해 있는 태양계는 생명체가 살기에 적합한 장소로 보인다.[216][104][172]

은하 내에서 생명체가 태어나기에 적합한 환경이 되려면 다음과 같은 조건들을 만족해야 한다. 우선 구상 성단과 같이 별의 밀도가 높은 곳은 강력한 복사 에너지와 중력이 행성계에 부정적인 영향을 끼치기 때문에 피해야 한다. 구상 성단의 별들은 나이가 많고 중원소 함량이 적다는 점도 생명체 탄생에 불리하게 작용한다.[216] 활성 감마선을 뿜는 천체 근처나 별들의 밀도가 높아 이온화 복사 가능성이 높은 은하 중심부 역시 생명체에게 위험하다. 은하 중심부에는 초대질량 블랙홀이 존재하여 근처 천체들을 위협할 수 있다.[217][105][173]

항성은 은하 중심에 대해 원에 가까운 궤도를 그리면서 공전해야 나선팔 내의 밝고 뜨거운 항성들로부터 멀리 떨어져 있을 수 있다. 태양의 궤도 역시 우리 은하 중심에 대하여 원에 가깝다.[217] 이 경우 항성은 강한 복사 에너지 및 중력적 섭동의 원인이 되는, 밝고 뜨거운 항성들이 많이 존재하는 은하의 나선팔 내로 진입할 확률이 적어진다.[105]

상대적으로 '외로운' 것이 생명체를 품는 항성계가 갖춰야 할 주변 환경의 조건이다. 만약 태양이 별들이 빼곡하게 있는 곳에서 태어났다면, 위험한 복사 에너지원과 가까이 위치했을 가능성이 지금에 비해 훨씬 더 높았을 것이다. 게다가 이웃 항성이 근처에 있을 경우 오르트 구름이나 카이퍼 대와 같은 소천체의 궤도가 망가져서, 내행성 쪽으로 방향을 바꾸어 대재앙을 초래할 가능성이 커진다.[218]

항성으로 붐비는 곳이 생명체 생존에 불리한 것은 사실이지만, 반대로 너무 없는 곳도 생명체가 살기에 부적합하다. 태양처럼 중원소가 풍부한 별은 은하계 최외곽 지대에서는 태어나지 않는다. 따라서 우리 태양계가 은하 내에서 자리 잡고 있는 부근 정도가 은하계 바깥쪽이나 중심부보다 생명이 태어날 확률이 높은 장소가 된다.[218]

6. 3. 생명체 자신이 미치는 영향

생명체는 스스로 주변 환경을 살아가기에 적합한 상태로 바꿔 나갈 수 있다는 가설이 제기된다.[219][122][175] 지구의 경우 시아노박테리아와 식물들이 산소를 생산하여 지구 대기 조성을 변화시켰으며, 이 산소는 이후 등장하는 동물종의 호흡에 필수적인 요소가 되었다.[219][122][175] 이러한 환경 변화를 대산소화 사건이라고 한다.

1975년 제임스 러브록이 창시한 가이아 가설은 생명체가 자신의 생존에 가장 유리하도록, 스스로 행성의 환경을 형성 및 유지시킨다고 주장한다.[219][122] 심지어 행성계 전체가 하나의 유기체처럼 행동한다고 말하기까지 한다. '가장 탁월한 생명체'는 대기, 물, 토양의 조성을 자신들의 생존 확률이 보다 높은 방향으로 바꾸어 간다는 것이다.[219] 이는 생태학 법칙의 연장선상에 있는 것으로, 논란거리이다.

생물상에 의해 제기된 이 주장은 비과학적이며 검증이 불가능하다는 비판을 받기도 한다.[219][122] 그러나 주류 과학자들은 러블락이 암시한 목적론을 받아들이지 않았음에도, 러블락의 주장과 관련 있는 결론에 이르게 되었다. 데이비드 그린스푼은 '살아있는 세계 가설'을 주장했는데, 이는 어떤 행성에 이미 존재하고 있는 생명체와, 그들의 거주 가능성에 대한 이해를 떼어 생각할 수 없다는 것이다.[219][122][175] 이 가설에서는 지질학적, 기상학적으로 살아 있는 행성은 생물학적으로도 살아 있고, 행성과 거기에 살고 있는 생명체는 함께 진화해 나갈 것이라고 말하고 있다.

2004년 천문학자 기엘르모 곤잘레스와 철학자 제이 리처즈의 저서 ''The Privileged Planet''에는, 어떤 행성의 생명체 거주가능성과, 그 행성을 제외한 나머지 우주를 관측한 결과 사이 관계를 검토하고 있다.[220] 이 책은 지적 설계를 주장하는 것과, 과학적 신뢰도가 낮다는 이유로 비판을 받았다.

6. 4. 미소 서식 환경

행성 생명체 거주 가능성 탐사에 있어 생태계가 행성의 전 표면에 걸쳐서 존재하는 것이 아니라 일부분에만 형성되어 있을 가능성이 있다는 점은 또 다른 복잡한 요인이다. 우주생물학자들은 종종 이러한 가능성을 '미소 서식 환경'이라고 부른다.[221]

예를 들면 대기가 없는 어떤 행성 깊은 단층 속 그늘진 곳이나 화산 동굴 속에 생태계가 형성되어 있을 가능성이 있다.[222] 저명했던 천문학자 칼 세이건은 이 개념을 태양계에 적용하여, 1976년 논문을 통해 목성의 대기 상층부에 유기체가 살고 있을 가능성을 피력했다. 그러나 목성에는 딱딱한 표면이 없기 때문에 생명체가 존재할 가능성은 거의 없다.[223]

생명체의 거주 가능성 기준에 대한 중요한 조건 중 하나는 생명체를 유지하는 데 행성의 극히 작은 부분만 필요하다는 것으로, 소위 골디락스 엣지(Goldilocks Edge) 또는 위대한 생명 기원 지점(Great Prebiotic Spot)이라고 불린다. 천체생물학자들은 종종 "미세 환경"에 관심을 가지며, "우리는 유전자 변이, 자연 선택, 그리고 유전적 부동과 같은 진화적 힘이 변화하는 미세 환경에 작용하고 반응하는 미생물에서 어떻게 작용하는지에 대한 근본적인 이해가 부족하다"는 점을 지적한다.[74] 극한 환경 미생물은 일반적으로 생명에 적대적인 것으로 간주되는 가혹한 조건의 틈새 환경에서 사는 지구의 유기체이다. 일반적으로 (항상 그런 것은 아니지만) 단세포인 극한 환경 미생물에는 극도로 알칼리성 미생물, 산성 미생물 및 열수 분출공에서 100°C 이상의 수온에서 생존할 수 있는 기타 유기체가 포함된다.

극한 조건에서 생명체의 발견은 거주 가능성에 대한 정의를 복잡하게 만들었지만, 생명체가 지속될 수 있는 알려진 조건의 범위를 크게 넓혀 연구자들 사이에서 많은 흥분을 불러일으켰다. 예를 들어, 주변의 태양 조건으로 인해 대기를 유지할 수 없는 행성도 깊은 그늘진 협곡이나 화산 동굴 내부에서는 대기를 유지할 수 있을 것이다.[75] 마찬가지로, 분화구 지형은 원시 생명체에게 피난처를 제공할 수 있다. 론힐 분화구는 천체생물학적 유사 환경으로 연구되었으며, 연구자들은 빠른 퇴적물 충진이 미생물 유기체에 대한 보호된 미세 환경을 만들었다고 제안했다. 유사한 조건이 화성의 지질학적 역사 동안 발생했을 수 있다.[76]

남아메리카의 아타카마 사막은 화성의 유사 환경을 제공하며, 불모지와 생명체의 거주 가능성 경계를 연구하기에 이상적인 환경이다.


지구 환경 중 생명체를 '유지할 수 없는' 환경은 유기체가 견딜 수 있는 한계를 정의하는 데 있어 천체생물학자들에게 여전히 유익하다. 일반적으로 지구상에서 가장 건조한 곳으로 여겨지는 아타카마 사막의 중심부는 생명체를 유지할 수 없는 것으로 보이며, 이러한 이유로 NASA와 유럽 우주국에서 연구 대상이 되어왔다. 이곳은 화성 유사 환경을 제공하며, 가장자리 주변의 습도 기울기는 불모지와 거주 가능성 사이의 경계를 연구하는 데 이상적이다.[77] 아타카마는 1970년대 화성에 착륙한 바이킹 (우주선)의 실험을 부분적으로 복제한 2003년 연구의 대상이었다. 두 개의 토양 샘플에서 DNA를 회수할 수 없었고, 배양 실험에서도 생물학적 지표에 대한 음성 결과가 나왔다.[78]

참조

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[143] 문서 近年では、特に、地球上のかつて生命に適さないと考えられていた環境で[[極限環境微生物]]が栄えているのが知られるようになってからは、単細胞生物は宇宙の中でありふれた存在であるかもしれない、という認識が少しずつ広まりつつある。複雑な多細胞の生命が発生する可能性については、まだ非常に多くの議論が残っている。{{仮リンク|ピーター・ウォード|en|Peter Ward (paleontologist)}}と{{仮リンク|ドナルド・ブラウンリー|en|Donald E. Brownlee}}の''[[レアアース仮説|Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe]]''では、微生物は広範囲に存在するが複雑な生命はとても稀で、おそらく地球特有のものだろうと主張している。地球の歴史に関する現在の知識は、この理論を部分的に支持する。多細胞生物は、生命誕生後30億年以上たった[[先カンブリア時代]]の終り頃に現れたと信じられている。地球生命が長い間単細胞のままだったことは、複雑な生物への決定的な一歩は必然的に起こるものではない、ということを強調するものである。近年では、[[スノーボールアース|全地球規模の寒冷化]]が多細胞生物への進化のきっかけになったという説も有力視されつつある。
[144] 서적 Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe Springer 2000
[145] 문서 興味深いことに、太陽系には地球と二つの[[天王星型惑星|巨大氷惑星]]（ともに地球の約14倍以上の質量を持つ[[天王星]]と[[海王星]]）の間に"質量のギャップ"がある。中間の天体の構成に地球物理学上の障害は無い（[[OGLE-2005-BLG-390Lb]]の例を参照）ため、これは偶然の一致であり、銀河のいたるところで地球の2倍から12倍のほどの惑星が見つかると予想される。もし恒星系にとってそうでないのなら、ガスの外殻は融合して生命を形成する可能性の限界よりも大きくなったりせず、10億年以上に渡り内部に活力を残し、大気を保つのに十分な大きさとなるだろうから、そのような惑星は生命の良い候補であるだろう。
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