지난 10년 동안 `사이언스' 편집진을 가장 매료시킨 과학논문 다섯편

과학저널 <사이언스>가 2010년대를 마무리하는 기념으로 지난 10년 동안 <사이언스>에 실린 연구 논문과 기사 가운데 편집진의 눈길을 확 잡아끈 10편을 뽑아 소개했다. 편집진은 선정 기준에 대해 "이 기사들은 가장 중요한 것들이 아니라 우리가 개인적으로 좋아하거나 가장 인기 있었던 것, 세월의 시험을 견뎌낸 것들"이라고 밝혔다. 이 가운데 눈길을 끄는 다섯편을 골라 소개한다.

첫째는 초정밀 시계로 근소한 거리 내의 물체들 간에도 서로 시간이 달리 흘러간다는 점을 확인해 측정한 것이다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 바닥에 있는 시계는 손에 들고 있는 시계보다 약간 느리게 움직여야 한다. 바닥 시계가 받는 중력의 힘이 더 크기 때문이다. 중력과 거리를 고려한 계산식에 따르면 낮은 곳의 시계는 높은 곳의 시계보다 높이 1km당 연간 약 3마이크로초씩 느리게 움직인다. 2010년 미국 국립기술표준원(NIST)의 과학자들은 두 개의 초정밀 원자시계를 이용해 고도 차이가 1미터 이내인 두 시계 사이의 시간 지체 현상을 처음으로 확인했다. 우리 인체에 비유하면 머리카락보다 발의 시간이 더 빨리 지나간다는 얘기다. 과학자들은 그러나 그 차이는 인생 80년을 통틀어 약 900억분의1초에 불과할 정도로 미미하다고 밝혔다.

늙은 흰개미, 적이 침입하면 자폭 공격으로 가족 보호

둘째는 둥지를 보호하기 위해 자폭하는 늙은 흰개미의 발견이다. 남미에 있는 프랑스령 기아나의 숲에 사는 흰개미 '네오카프리테르메스 타라쿠아(Neocapritermes taracua)'의 등에는 파란색 반점이 있다. 이 흰개미는 외부의 누군가가 둥지에 침입하면 이 반점을 스스로 폭발시킨다. 그러면 반점 안에 있던 독성 액체가 흘러나와 침입자를 죽이거나 퇴치한다. 일종의 자살 공격이다. 과학자들은 특히 늙은 개미들이 이런 희생적 행위를 한다는 사실을 발견했다. 자폭을 하는 다른 곤충집단에서는 볼 수 없는 현상이었다. 과학자들은 진화의 과정에서 생겨난 특성일 것으로 추정했다. <사이언스> 편집진은 아마도 지난 10년간 가장 폭발력있는 동물 이야기일 것이라고 평가했다.

인구 수에 비해 가장 강력한 네트워크를 가진 언어는?

셋째는 언어 네트워크에 관한 것이다. 현대인들이 쓰는 언어는 전 세계적으로 6천개 이상이라고 한다. 내 말을 다른 사람들에게 널리 퍼뜨리고 싶다면 어떤 언어로 이야기하는 게 가장 효율적일까?

미국 MIT, 하버드대등의 연구진은 트위터, 책 번역, 위키피디어 세 가지 분야의 세계 언어 네트워크 지도를 만들어 비교해 봤다. 분석 결과 역시 세계 언어의 중심은 영어었다. 중간 허브에는 프랑스어, 독일어, 러시아어, 스페인어 등이 있었다. 반면 화자 수는 많지만 언어 네트워크에서는 고립된 언어들도 있었다. 중국어와 힌두어, 아랍어가 여기에 해당했다. 특이한 것은 네덜란드어다. 네덜란드어는 화자 수가 2700만명에 불과하지만 언어 네트워크는 강했다. 식민지 개척을 주도했던 역사의 영향인 것으로 보인다. 연구진은 책 번역은 1000개 이상의 언어로 출판된 220만권을, 트위터는 73개 언어 1700만명의 사용자가 날린 5억5천만개의 트윗을, 위키피디아는 최대 5개 언어로 편집된 콘텐츠를 분석했다. 지도에서 선의 두께는 연결 강도를 말한다.

세계에서 가장 긴 직선 해로와 육로. 사이언스 제공
세계에서 가장 긴 직선 해로와 육로. 사이언스 제공

세계에서 가장 긴 직선 바닷길은? 파키스탄 남쪽~러시아 북동쪽 3만2000km

넷째는 지구상에서 가장 긴 직선 바다길을 확인한 것이다. 2018년 아일랜드의 물리학자와 인도 엔지니어가 확인한 이 길은, 파키스탄 남쪽 손미아니항에서 동아프리카 마다가스카르와 아프리카 대륙 사이의 바다를 거쳐 러시아 북동쪽 카라긴스키 해안에 이르는 경로다. 총 거리가 3만2090km에 이른다. 사실 이때 처음 경로를 찾아낸 것은 아니고 몇년 전에 한 레딧 이용자가 위키피디아와 구글 검색을 통해 밝혀낸 것을 과학적으로 검증한 것이다.

이들은 컴퓨터를 이용해 세계에서 가장 긴 직선 육로도 찾아냈다. 컴퓨터가 45분만에 찾아낸 최장 직선 육로는 거리 6985마일(1만1241km)로, 중국 동남쪽 푸젠성 진쟝에서 시작해 포르투갈 남서쪽 사그레스에서 끝난다.

대류권에서 수집한 박테리아의 배양기.
대류권에서 수집한 박테리아의 배양기.

저 높은 곳을 향하여…하늘에도 수많은 미생물이 산다

다섯째는 지상에서 8~15km 떨어져 있는 대기에서도 수많은 미생물이 살아가고 있다는 사실이다. 미국 조지아공대 과학자들은 2013년 수십억 개체의 미생물이 대기중에서 살아 있는 생태계를 형성하고 있음을 밝혀냈다. 이는 날씨에도 영향을 줄 수 있다고 과학자들은 분석했다. 외계 행성의 생명체는 아직 발견하지 못했지만 땅에서 멀리 떨어져 있는 곳에서도 생명체가 산다는 것을 밝혀낸 셈이다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr, ▶곽노필의 미래창 바로가기