13. 외계생명체 미스터리 , 드레이크 방정식 — 외계 문명의 수를 어떻게 추정하는가

13. 외계생명체 미스터리 , 드레이크 방정식 — 외계 문명의 수를 어떻게 추정하는가

1961년, 최초의 SETI 학술 회의가 열리기 직전 프랭크 드레이크(Frank Drake)는 칠판에 방정식 하나를 썼다. 우리 은하에서 현재 전파 통신이 가능한 문명의 수를 추정하기 위한 방정식이었다. 이 방정식은 이후 드레이크 방정식(Drake Equation)이라 불리며 외계생명체 탐색의 상징이 됐다. 방정식의 답은 1에서 수백만까지 추정값에 따라 달라진다. 그 불확실성 자체가 인류가 외계 문명에 대해 무엇을 알고 무엇을 모르는지를 보여준다.

드레이크 방정식은 N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L로 표현된다. 각 변수는 외계 문명의 존재 가능성에 영향을 미치는 요소들의 확률이나 비율이다. 이 변수들을 모두 곱하면 현재 우리 은하에서 통신 가능한 문명의 수 N이 나온다.

 

드레이크 방정식 — 각 변수의 의미와 현재 추정 범위를 보여주는 인포그래픽

방정식의 각 변수

R* — 은하에서 연간 별 생성률. 현재 우리 은하에서 연간 약 1~3개의 별이 새로 생성되는 것으로 추정된다. 이 값은 천문학적 관측으로 비교적 잘 알려져 있다.

fp — 별 중 행성계를 가진 비율. 케플러 우주망원경 데이터 이후 이 값이 크게 올랐다. 현재는 별 대부분이 행성을 가진다는 것을 알고 있어, 이 값은 0.5 이상으로 추정된다.

ne — 행성계당 생명 가능 구역 내 행성의 수. 이것도 외계행성 관측이 축적되면서 추정이 가능해졌다. 대략 0.1~0.4 사이로 보는 경우가 많다.

fl — 생명 가능 행성 중 실제로 생명이 발생하는 비율. 이 값부터 불확실성이 급격히 커진다. 지구 하나의 사례만 알고 있기 때문이다. 생명이 자연스럽게 발생하는 화학적 과정이라면 값이 크고, 극히 드문 우연이라면 값이 작다.

fi — 생명이 발생한 행성 중 지적 생명이 진화하는 비율. 지구에서 수십억 년의 진화 끝에 지능이 발달했다. 이것이 진화의 자연스러운 경향인지, 특수한 우연인지가 이 값을 결정한다.

fc — 지적 생명 중 통신 기술을 발전시키는 비율. 지능이 있다고 해서 반드시 전파 통신을 개발하는 것은 아니다. 그러나 기술 발전이 일어난다면 통신 기술도 나타날 가능성이 높다.

L — 문명이 탐지 가능한 신호를 방출하는 기간(년). 이것이 방정식에서 가장 결정적이면서 가장 알 수 없는 변수다. 인류는 약 100년간 전파 신호를 방출해왔다. 문명이 수백만 년을 지속한다면 L이 크고, 기술 문명이 자기 소멸로 수백 년 안에 사라진다면 L이 작다.

 

드레이크 방정식의 알려진 값과 미지의 값 — 천문학적 변수와 생물학적·사회학적 변수 비교

현재 추정값 — 1에서 수백만까지

드레이크 방정식의 변수들에 현재 가장 보수적인 값을 넣으면 N이 1에 가까워진다. 즉 우리 은하에서 지금 통신 가능한 문명은 지구뿐이거나 거의 없다는 결론이다.

반대로 낙관적인 값들을 넣으면 N이 수천만이 된다. 은하에 수천만 개의 문명이 있다면, 왜 아무 신호도 없는가라는 페르미 역설로 다시 돌아오게 된다.

이 방정식의 핵심 기능은 정확한 답을 주는 것이 아니다. 어떤 변수가 가장 중요한지, 우리가 무엇을 모르는지를 명확히 하는 것이다. fl, fi, L 세 변수는 생물학, 진화학, 사회학, 인류학이 답해야 하는 질문들이다. 천문학만으로는 이 변수들을 채울 수 없다.

L 변수 — 문명의 수명이 모든 것을 결정한다

드레이크 방정식에서 가장 극적인 변수는 L이다. 문명이 얼마나 오래 탐지 가능한 신호를 유지하는가는 방정식의 답을 여러 자릿수로 바꿀 수 있다.

핵전쟁, 기후 위기, 인공지능, 생물 무기 등 기술 문명을 소멸시킬 수 있는 위협들이 있다. 이것들 중 하나라도 문명을 수백 년 안에 소멸시킨다면 L은 수백이고, N은 극히 작아진다. 반면 문명이 이 위협들을 넘어 수백만 년을 지속한다면 N은 수십만 이상이 된다.

이 맥락에서 드레이크 방정식은 외계 문명에 대한 질문인 동시에 인류 문명의 미래에 대한 질문이기도 하다. 우리가 L 변수의 어느 쪽에 해당하는지는 인류가 앞으로 어떤 선택을 하느냐에 달려 있다.

 

L 변수의 영향 — 문명 수명에 따라 은하 내 동시 존재 문명 수가 얼마나 달라지는가

마무리 — 방정식이 남긴 질문

드레이크 방정식은 답을 주지 않는다. 그것은 질문의 구조를 명확히 하는 도구다. 이 방정식 덕분에 외계 문명 탐색이 막연한 상상에서 변수를 하나씩 좁혀가는 과학적 프로그램으로 전환됐다.

이 시리즈 전체를 돌아보면, 외계생명체 탐색은 단 하나의 발견으로 끝나는 것이 아닌 여러 전선에서 동시에 진행되는 과학이다. 외계행성의 대기, 태양계 위성의 바다, 화성의 암석, 전파 신호, 생명의 기원 — 이 모든 질문이 동시에 열려 있다. 그 중 하나에서라도 답이 온다면, 그것은 인류 역사에서 코페르니쿠스의 발견에 필적하는 전환점이 될 것이다.

 

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