우리가 일상에서 자주 접하는 미역은 과연 식물일까요? 놀랍게도 미역은 우리가 알고 있는 육상식물과는 전혀 다른 생명체입니다. 뿌리, 줄기, 잎의 구분이 뚜렷하지 않고 관다발도 없는 미역은 갈조류로 분류되며, 광합성을 하는 다세포 생물이지만 조직 분화가 없는 독특한 존재입니다. 이처럼 우리 주변에는 상식을 뒤집는 과학적 사실들이 숨어 있습니다. 오늘은 미역의 생물학적 정체부터 빛을 완벽히 흡수하는 반타블랙, 그리고 지구 자전이 멈춘다면 벌어질 극단적 상황까지, 우리가 몰랐던 흥미로운 과학 이야기를 깊이 있게 탐구해보겠습니다.
미역과 버섯, 우리가 오해한 조류의 정체
미역은 사실 원시 식물로 보통 다루는데, 식물은 뿌리 줄기 잎의 구분이 뚜렷해야 합니다. 그러나 미역은 뿌리 줄기 잎에 구분이 없습니다. 그냥 광합성을 강하게 하는 세포들이 뭉쳐 있는 것입니다. 많은 사람들이 미역줄기볶음을 먹으며 줄기가 있다고 생각하지만, 그것은 목재가 아니라 지지를 못해 주는 구조입니다. 부력이 떠 있게 하는 역할을 할 뿐입니다. 미역의 귀처럼 보이는 부분은 사실 포자를 만드는 생식기관입니다. 여기서 중요한 과학적 관점이 등장합니다. 미역을 단세포들이 모여서 덩어리로 이루어진 것으로 볼 수 있다는 주장은 반은 맞고 반은 틀립니다. 미역은 엄밀히 말해 단세포 집합체가 아니라 다세포 생물입니다. 다만 고등식물처럼 조직 분화가 명확하지 않은 다세포 광합성 생물입니다. 이는 생물학적 분류에서 매우 중요한 구분입니다. 더 흥미로운 예시는 버섯입니다. 버섯은 광합성을 하지 않습니다. 오히려 해가 없는 곳에서 자랍니다. 우리가 먹는 버섯 위에 있는 갓 부분은 곰팡이가 자라서 쌓이고 쌓이고 접히고 위로 올라온 것입니다. 버섯은 균류로 분류되며, 우리가 보는 버섯은 사실 균사체의 번식 기관일 뿐입니다. 이러한 설명은 과학 논문 스타일은 아니지만, 대중이 이해하기에는 충분히 명확한 비유입니다. 플랑크톤의 경우도 마찬가지입니다. 플랑크톤은 사실 분류 체계상 하나의 생물군이 아닙니다. 물 흐름에 저항하지 못하고 떠다니는 생물을 다 통틀어 부유 생물이라고 부릅니다. 광합성을 하는 식물 플랑크톤과 음식을 섭취하는 동물성 플랑크톤으로 나뉘며, 동물성 플랑크톤에는 원생동물이나 갑각류 등이 포함됩니다. 플랑크톤은 생물 분류가 아니라 생활 방식을 기준으로 한 용어라는 점이 핵심입니다.
반타블랙, 99.965%의 빛을 삼키는 물질
반타블랙은 빛을 흡수하는 흡수율이 99.965%에 달하는 놀라운 물질입니다. 이 반타블랙 물질에 입사되는 빛의 거의 대부분을 흡수해서 눈으로 보면 그 물질의 형태를 알아볼 수 없을 정도입니다. 사람의 얼굴 모습이 있는 마스크 같은 것에 반타블랙을 처리해서 입히면, 우리 눈으로 보면 올록볼록한 3차원 형태를 느낄 수가 있어야 하는데, 반타블랙을 처리하면 올록볼록함에도 불구하고 빛의 반사가 없으니까 완전히 까만 평면으로 보입니다. 그렇다면 빛도 어쨌든 에너지가 있을 텐데, 그 에너지는 어디로 갈까요? 에너지 보존 법칙을 생각하면 반타블랙 물질에 입사한 에너지만큼 방출을 하긴 합니다. 다만 우리 눈으로 보는 가시광선 영역대 파장은 거의 대부분 흡수합니다. 반타블랙의 핵심 구조는 탄소나노튜브라는 물질입니다. 외부에서 들어온 빛이 나노튜브 사이를 여러 번 이동하면서 계속 흡수되는 원리입니다. 가시광선 영역의 빛을 흡수한 만큼 물질의 온도가 올라가고, 아마도 적외선 영역 같은 것으로 보면 빛을 볼 수 있을 가능성이 있습니다. 흡수만 하고 아무것도 에너지를 내놓지 않는 물질은 세상에 존재하지 않습니다. 반타블랙은 인간이 만든 인공 물질입니다. 정말 어두운 공간이 필요한 상황에서 활용될 수 있습니다. 실제로 인공위성을 만들 때도 고려된 적이 있고, 망원경 내부에도 적용 가능성이 검토되었습니다. 망원경 관측 시 가장 중요한 이슈 중 하나가 망원경이 금속으로 만들어져서 빛이 안에서 난반사된다는 점입니다. 우리가 보고 싶은 천체만 예쁘게 보이는 게 아니라 망원경 자체 설비의 반사된 잔상이 다 들어옵니다. 이를 최소화하려면 망원경 안의 소재를 반타블랙 같은 소재로 만드는 것이 도움이 됩니다. 다만 반타블랙은 제작 비용이 매우 비싸고 특허가 있어서, 커다란 망원경을 만들 때 마음대로 쓰지 못하는 것이 현실입니다.
지구 자전이 멈추면 생기는 극단적 변화
지구의 자전은 지금도 천천히 느려지고 있습니다. 달 때문에 대략 100년에 2밀리초 정도씩 천천히 느려지고 있습니다. 이는 정말 느리게 진행되는 변화이므로, 태양이 터지기 전에 지구가 멈추는 일은 없을 것입니다. 그러나 만약 지구의 자전이 멈춘다고 가정하면 몇 가지 극단적인 상황을 생각해 볼 수 있습니다. 지구가 둥글게 돌고 있는데 회전할 때 발생하는 힘 때문에 적도 지방에 더 많은 바닷물이나 대기가 쏠려 있는 편입니다. 지구 자체도 그렇고 지구 대기권도 약간 펑퍼짐한 럭비공 모양으로 분포하는 것입니다. 만약 자전이 멈춘다면 회전에 의한 힘이 없어지게 되고, 적도 지방에 쏠려 있던 바닷물이나 대기가 극지방으로 더 많이 모이게 됩니다. 그러면 적도 지방에서는 산소도 고갈되고 바닷물도 극지방으로 쏠려 살기 어려운 환경이 됩니다. 공전은 그대로 유지되는데 자전이 멈춘다면, 6개월 동안 낮이었다가 나머지 6개월은 밤이 됩니다. 지금 북극 남극도 사실 그렇습니다. 이런 환경에서 생명체는 살기 매우 어려워집니다. 바닷물이나 대기도 순환하지 않을 것입니다. 대기나 바다의 순환에서 가장 중요한 기능 중 하나가 열이 과잉된 지역과 열이 부족한 지역의 열을 골고루 전달해주는 것인데, 이것이 작동하지 않으니 기온 차이가 극단적으로 벌어질 것입니다. 또한 지구 자전이 멈추면 지구 자기장도 영향을 많이 받게 됩니다. 지구가 커다란 자석같이 행동하는 이유는 내부의 철 성분을 갖고 있는 부분이 회전하면서 자기장을 만든다는 이론이 있습니다. 지구 자전이 멈추면 지구 자기장이 약해지고, 태양과 우주에서 날아오는 아주 에너지가 강한 입자들을 막는 것이 지구 자기장인데 이것이 사라지면 우리도 살기 어려워질 수 있습니다. 생물 입장에서는 더 심각합니다. 철새나 일부 세균은 지구 자기장을 보고 이동하는데, 자기장이 없어지면 내비게이션이 끊어지는 셈입니다. 철새는 부리 쪽에 자석이 들어있고, 망막에는 자기장을 감지하는 단백질이 있습니다. 실제로 실험에서 태양을 흉내 내 가지고 돌리니 철새가 태양을 따라갔고, 나중에 자석을 대고 돌리니 자석 방향대로 움직이는 결과가 나왔습니다. 두 개의 시스템을 갖고 있어서 지구 자기장을 감지하면서 이동합니다. 반대로 자전이 더 빨라진다면 어떻게 될까요? 지구 표면 위에서 느끼는 중력은 지구의 질량만큼 잡아당기는 만유인력도 있지만 회전 때문에 바깥으로 튕겨 날아가려는 원심력을 뺀 효과가 들어가 있습니다. 지구가 자전을 더 빨리 한다면 원심력 효과도 더 커질 테니 지표면에서 느끼는 나를 붙잡는 힘이 약해집니다. 현재 원심력은 만유인력의 약 300분의 1 정도로 작습니다. 그런데 만약 원심력이 지금의 300배가 더 늘어나면 적도 지역에 있는 사람은 중력을 느끼지 않게 됩니다. 원심력은 지구의 회전 각속도의 제곱에 비례하므로, 지구 자전 속도가 지금보다 20배 정도만 빨라지면 20의 제곱인 400배가 되어 적도에서는 로켓 쏘기가 쉬워집니다. 지구가 하루에 24시간 한 바퀴 도는 게 아니라 1시간에 한 바퀴 돈다면, 적도에 물체를 두면 그냥 우주로 나갑니다.
미역이 식물이 아니라는 사실부터 빛을 거의 완전히 흡수하는 반타블랙, 그리고 지구 자전이 멈춘다면 벌어질 극단적 변화까지, 우리 주변의 과학은 상식을 뒤집는 놀라운 진실들로 가득합니다. 미역은 조직 분화가 없는 다세포 광합성 생물이며, 반타블랙은 에너지 보존 법칙 안에서 작동하는 인간의 놀라운 발명품입니다. 지구 자전의 변화는 단순히 하루 길이의 문제가 아니라 생명체의 생존 자체를 위협하는 근본적 변화입니다. 식물에게 좋은 성분이 사람에게 좋은 것이 아니라, 그 성분이 생명에 보편적으로 쓰일 수 있다는 관점처럼, 과학은 현상을 정확히 이해하는 데서 시작됩니다. 우리가 당연하게 여기는 일상 속 과학적 진실을 다시 한번 돌아보는 계기가 되기를 바랍니다.
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[출처]
영상 제목/채널명: https://www.youtube.com/watch?v=b0vCZ7o9NQw&list=PLYeXRzoBwGeHVguBktW327fxb1tKqLXrR&index=159