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과학과 놀자퇴역 앞둔 허블…제임스웹으로 '세대교체'
빛은 파장에 따라 감마선, X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전파로 나뉜다. 사람의 눈은 파장이 400~700μm인 가시광선만 지각할 수 있다. 만약 어떤 천체가 내뿜는 빛의 파장이 이 범위를 벗어난다면 해당 파장을 포착해 분석하는 특수 장치가 있어야 이미지를 볼 수 있다. 그런데 사실 지구에서는 이런 장치가 있어도 무용지물이다. 지구 대기가 가시광선과 전파 이외에 빛을 대부분 차단하기 때문이다. 이를 해결하기 위해 1946년 미국의 천문학자 라이먼 스피처는 망원경을 우주에 보내 천체를 관측하는 아이디어를 처음 제시했고, 1977년 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 그의 제안에 따라 ‘우주망원경’ 개발에 착수했다.우주망원경은 천체 관측 장비를 갖춘 일종의 인공위성이자 우주를 떠돌아다니는 천문대다. 지구 대기 밖에서 활동하므로 모든 파장의 빛을 마주할 수 있고, 가시광선 파장 범위의 빛도 지구에서 보는 것보다 더 선명하게 관측할 수 있다. 그뿐 아니라 낮과 밤, 날씨에 제약 없이 1년 내내 관측할 수 있는 점과 도시의 조명, 가로등 같은 광공해에 영향을 받지 않는 점 등이 장점으로 꼽힌다. 다만 지상에 설치된 망원경보다 많은 장비가 필요하고, 우주에 떠 있기 때문에 유지보수가 어려우며 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 또 업그레이드가 쉽지 않아 가동 기간 역시 짧다.대중적으로 가장 잘 알려진 우주망원경은 1990년 발사된 이후 34년째 임무를 수행 중인 ‘허블 우주망원경’(이하 허블)이다. 허블은 적외선, 가시광선, 자외선을 포착할 수 있는 망원경으로, 길이는 13.2m, 주경(primary mirror)의 지름은 2.4m에 달한다. 웬만한 인공위성보다 크기가 커서 일반 발사체가 아
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과학과 놀자얼음표면의 '준액체층'이 윤활유 역할
33℃가 넘는 폭염과 열대야가 계속되고 있다. 얼음 동동 띄운 음료로 더위를 달래며 겨울이 어서 오기를 기다리는 사람도 많을 것이다. 차가운 얼음 위에서 미끄러지며 스케이트를 타는 상상만 해도 시원해지는 기분이다. 그런데 여기서 잠깐, 얼음은 왜 미끄러울까? 너무나 당연한 사실이지만, 놀랍게도 우리는 아직 이 질문에 대해 명쾌한 해답을 찾지 못했다.과학자들은 150년간 얼음이 미끄러운 이유를 밝혀내기 위해 연구를 이어오고 있다. 19세기 중반, ‘켈빈 경’으로 유명한 윌리엄 톰슨은 압력으로 인해 얼음이 녹아 미끄러운 층이 생긴다고 주장했다. 우리가 얼음 위에서 스케이트를 탈 때 스르륵 미끄러지는 이유는 우리의 체중과 면적이 좁은 스케이트 날 때문에 얼음 표면에 큰 압력이 가해지고, 이로 인해 얼음이 녹기 때문이라는 것이다. 화학 시간에 배운 물의 상평형 그래프를 떠올리면 이해하기 쉽다. 고체에 온도를 높이거나 압력을 가하면 액체로 바뀐다.이 가설은 오랜 시간 가장 널리 받아들여졌지만, 이후 연구를 통해 문제가 있다는 것이 밝혀졌다. 이 가설대로라면 -10℃보다 낮은 온도에서는 얼음이 녹지 않아 스케이트를 탈 수 없어야 하고, 일반 신발을 신고 얼음 위를 걸어도 미끄러지지 않아야 한다. 얼음에 가해지는 압력이 1기압 올라가도, 얼음의 녹는점은 겨우 0.01℃만 내려갈 뿐이기 때문이다. 낮은 온도에서 스케이트를 타려면 수백 kg의 무게가 나가는 코끼리 발에 스케이트를 신겨도 불가능할 만큼 엄청난 압력이 필요하다. 따라서 압력만으로는 얼음이 미끄러운 이유를 설명할 수 없다.그래서 과학자들은 다른 가설을 생각해냈다. 얼음 위를 움직이면 마찰이 생기는데,
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과학과 놀자기후변화가 부른 모기의 역습…1년 내내 위협?
지난 8월 8일, 말라리아 경보가 발령됐다. 이와 함께 감염병을 전파하는 매개모기에 대한 시민들의 우려도 커지고 있다. 기후변화로 연중 높은 기온이 지속되면서 모기의 발생 시기는 더욱 빨라지고, 개체수도 증가하고 있다. 모기가 전파하는 질병의 위험성이 한층 높아지는 상황에서 계절에 상관없이 모기를 볼 수 있다는 경고가 현실로 다가오고 있다.입추는 여름이 지나고 가을에 접어들었음을 알리는 절기다. 입추가 지났지만, 폭염은 여전하다. 기후변화로 예년보다 뜨거운 날이 지속되고 있는 것이다. 이상기후는 폭염에 기습 폭우까지 동반하고 있다. 높은 기온과 습한 환경은 모기의 활동도 덩달아 부추기고 있다.모기의 최적 활동 온도는 25~30℃다. 13℃ 아래에서는 활동량이 현저히 줄어든다. 이는 반대로 15℃만 돼도 모기가 활발히 흡혈할 수 있다는 뜻이기도 하다. 또한 습도가 60% 이상이면 모기의 활동량은 더욱 늘어난다. 최근 기후변화로 연간 평균기온이 상승하고, 비정상적인 강수가 잦아지면서 모기 생태에 큰 변화를 초래하고 있다. 지난해부터 모기의 출현 속도가 빨라지고, 활동 기간이 길어졌으며 서식 범위도 확대되고 있다. 기존에는 여름에만 모기가 극성을 부렸다면, 이제는 봄과 가을, 심지어 겨울에도 모기가 활동하는 사례가 늘어나고 있다. ‘여름철 모기’라는 말이 옛말이 된 셈이다.광주시 보건환경원구원에 따르면, 지난 5월 채집기 1대당 평균 모기 개체수는 131.5마리였다. 이는 지난해 같은 기간 평균(17)의 7.7배에 해당하며, 지난해 최대 개체수를 기록한 6월(93)보다 높은 수치였다. 또 질병관리청(질병청)에 따르면, 지난해 11월 도심 모기 트랩 지수는 90.7로, 전년 같은
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과학과 놀자47년째 우주 항해…아직 '최후의 임무' 남아 있다
"누구도 본 적 없는 낯선 우주 속에 겁 없이 뛰어들어 fall fall"가수 윤하의 노래 '오르트구름'은 인류가 보낸 역대 우주선 중 가장 오랜 시간, 먼 거리를 여행하고 있는 '보이저 1호'를 모티브로 쓴 곡이다. 1977년에 발사된 보이저 1호는 올해로 47년째 우주를 항해하고 있다. 지난해 11월 고장을 일으키며 사실상 임무가 끝났다는 평가를 받았지만, 최근 과학자들의 끈질긴 노력으로 다시 임무를 이어가고 있다.보이저 1호는 목성과 토성을 탐사할 목적으로 개발한 탐사선이다. 1979년부터 1989년까지, 탐사선에 탑재된 다양한 과학 장비를 통해 이 행성들의 대기, 고리, 위성 등을 상세하게 관측해 수많은 자료를 지구로 보냈다. ‘대적점’이라고 불리는 목성의 거대한 타원형 무늬, 목성의 위성인 ‘이오’의 화산활동, 토성의 아름다운 고리, 토성의 위성 ‘타이탄’의 대기를 관측한 것이 보이저 1호의 대표적 성과다. 1990년에는 지구에서 60억 km 떨어진 곳에서 바라본 지구의 사진을 찍어 보내기도 했다. 미국의 천문학자 칼 세이건이 ‘창백한 푸른 점’이라는 이름을 붙인 바로 그 사진이다.이후 계속해서 우주로 나아간 보이저 1호는 2012년 8월 25일, 최초로 태양계를 벗어나 성간 공간에 진입했다. 현재 보이저 1호는 지구에서 약 240억 km 떨어진 곳을 시속 6만 km가 넘는 속도로 항해하며 인류에게 미지의 영역에 대한 관측 자료를 보내오고 있다. 최신 스마트폰보다 약 300만 배나 적은 메모리, 최신 인터넷보다 3만8000배나 느린 속도로 데이터를 전송하고 있는 낡은 탐사선이지만, 우주 탐사에서는 최첨단을 달리고 있는 셈이다.다만 예상보다 훨씬 오랜 시간 작동하고 있
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과학과 놀자쌀 한 톨 크기 센서로 뇌 진단…젤리 등 신소재 활용도
세계적인 고령화로 건강에 대한 관심이 커지면서 체온, 혈압, 심박수, 움직임 등 신체 상태를 실시간으로 측정하는 '인체 센서'가 주목받고 있다. 특히 최근에는 젤리나 고무 같은 신소재, 무선통신 기술과 접목된 새로운 형태의 센서가 등장하고 있다.지난 6월 중국 화중과학기술대학교 전자과학과의 장 젠핑 교수 연구팀은 수술 없이 뇌 상태를 진단할 수 있는 쌀 한 톨 크기의 하이드로겔(Hydrogels) 센서에 관한 연구 결과를 국제 학술지 <네이처>에 소개했다.해조류에서 주로 얻는 하이드로겔은 전체의 약 90%가 물로 이뤄진 천연 또는 합성 고분자 중합체로, 젤리처럼 말랑말랑하다. 신체 거부반응이 거의 없고, 체내에서 스스로 분해되는 성질 때문에 의료용으로 활용된다. 하이드로겔의 또 다른 특징은 외부 조건에 민감하게 반응한다는 것이다. 예컨대 뇌에 주입되면 압력, 산성도 등에 따라 모양이 바뀐다. 모양을 알면 현재 주변 환경이 어떤지 역으로 추적할 수 있다는 뜻이다.연구팀이 개발한 센서는 가로, 세로, 높이가 각각 2㎜로, 내부에는 초음파를 반사하는 ‘공기 기둥’이 일정한 간격으로 배치돼 있다. 바늘을 이용해 센서를 뇌에 삽입한 후 초음파를 쏘면 하이드로겔 모양에 따라 서로 다른 초음파가 반사돼 나오고, 이를 분석해 뇌의 상태를 진단한다. 실제로 쥐와 돼지의 뇌에 센서를 주입해 실험한 결과 압력, 온도, 산성도, 근처 혈관의 유속이 정확하게 측정됐다. 무엇보다 이 센서는 4~5주 이내에 물과 이산화탄소 등으로 분해됐고, 별다른 부작용도 일으키지 않았다.하이드로겔 센서가 상용화되려면 용해된 하이드로겔이 무독성인지 살펴봐야 하고, 안전성 확인을 위해 더 큰
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과학과 놀자새끼 돌보느라 예민해진 까마귀, 공격성 강해져
거장 영화감독이 뽑는 거장 영화감독, 앨프리드 히치콕! 그의 대표적 영화 작품 중 하나인 <새> 에서 새는 사람들을 공격하는 공포스러운 존재로 등장한다. 떼로 몰려와 마을을 습격하는데, 뾰족한 부리로 사람들을 공격하고 영화 말미에는 이로 인해 사람들이 사망에 이르기도 한다. 그런데 최근 이런 비슷한 일이 실제로 일어났다. 까마귀들이 사람들을 공격하고 있는 것이다. 도대체 어떻게 된 일일까?전깃줄 위에 앉아 있던 까마귀, 지나가는 행인을 향해 전속력으로 다가가 머리를 툭 친다. 한 번이 아니라 여러 번 반복된다. 행인은 정체 모를 공격에 당황하지만, 까마귀의 짓이라는 사실을 깨닫고 당황한다.전국 곳곳에서 까마귀의 공격을 받았다는 제보 영상이 이어지고 있다. 멧돼지나 고라니 같은 동물들이 마을로 내려와 논밭을 헤집어놓거나 사람을 공격하는 일이 종종 있었으나, 새가 사람을 해친다는 생경한 일에 사람들은 당황했다. 동시에 히치콕 영화 <새>가 연상되며, 큰 공포를 느낀다는 반응을 보이기도 했다.현재 도심에서 사고를 치고 있는 까마귀는 ‘큰부리까마귀’종이다. 큰부리까마귀는 전국에서 번식하는 흔한 텃새로, 주로 도심에서 생활한다. 몸길이는 약 57cm로 꽤 큰 편이고, 몸 전체가 검은색이라 제법 눈에 띈다. 사람을 무서워하지 않는데, 한라산에서 등산객의 음식이나 물건을 빼앗는 전적으로 악명 높다.그런데 유해종도 아닌 큰부리까마귀가 왜 사람들을 공격하고 있는 걸까? 전문가들은 번식기를 맞은 까마귀들이 예민해졌기 때문이라고 분석했다. 큰부리까마귀는 주로 3~6월에 둥지를 옮기고 번식을 한다. 이때 육아에 전념하게 되는데, 새끼가 부모의 도움
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과학과 놀자온난화로 강도 세진 엘니뇨, 지구 더 달군다
전국이 뜨거운 여름을 보내고 있다. 서울에서는 지난달 19일 최고기온이 36℃에 육박했다. 6월 중순 기준으로 75년 만에 최고치다. 경북 지역은 37.7℃를 기록한 곳도 있었고, 경산은 39℃에 달했다. 최근 폭염 시기가 더 빨리 찾아오고 있는 추세다. 전문가들은 올해 역대 가장 뜨거운 해가 될 것으로 예상하고 있다.폭염이 기승을 부리는 것은 한국만이 아니다. 인도는 지난 5월 최고기온이 50℃에 육박하는 등 극한의 더위를 겪었다. 폭염으로 온열질환 사망자가 100명 넘게 발생했다. 미국도 곳곳이 무더위에 시달렸다. 북동부 지역 농작물 작황에 심각한 영향을 미쳤다. 캔자스 등 미국 곡창지대는 극심한 가뭄으로 밀 재배에 어려움을 겪고 있다.폭염은 비정상적 고온 현상이 며칠간 지속되며 일상생활에 피해를 주는 재해를 뜻한다. 한국에서는 체감온도가 33℃ 이상인 상태가 2일 이상 지속될 경우 ‘폭염주의보’를, 35℃ 이상인 상태가 2일 이상 지속되면 ‘폭염경보’를 발령한다. 폭염이 이어져 한밤중에도 기온이 25℃ 이하로 내려가지 않으면 열대야 현상이 나타날 수 있다.흔히 한반도의 폭염 원인으로는 북태평양·티베트 고기압의 발달, 엘니뇨 현상, 지구온난화로 인한 기온 상승 등이 꼽힌다. 특히 2018년에는 대기 상층에서 티베트 고기압, 대기 중하층에서는 북태평양 고기압이 평년보다 강하게 발달해 뜨겁고 습한 공기가 한반도로 지속적으로 유입되면 무더운 날씨가 이어졌다.지난해는 엘니뇨의 영향으로 지구가 뜨겁게 달궈졌다. 현대적 기상 관측이 시작된 이후 가장 더운 여름으로 기록됐다. 엘니뇨는 태평양 해수가 수개월 동안 비정상적으로 따뜻해지는 현상이다. 따뜻해진
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과학과 놀자공룡은 파충류보다 조류에 가까워…깃털 화석도 발견
티라노사우루스, 스테고사우루스, 알로사우루스, 브라키오사우루스 등. 어릴 때 '공룡 박사'가 되어 어려운 공룡의 이름을 술술 외워본 경험이 있을 것이다. 공룡은 지구 역사상 가장 거대하고 강력했지만, 이미 멸종됐기에 호기심과 상상력을 불러일으키는 존재로 늘 인기가 많다. 올해는 공룡 연구가 시작된 지 200년이 되는 해다. 공룡 연구는 그동안 어떻게 발전해왔을까.공룡 화석은 수천 년간 발견됐지만, 당시에는 화석이 살아 있는 유기체의 잔해라는 사실을 알지 못했기 때문에 주목받지 못했다. 그러다 17세기부터 비교해부학과 고생물학 연구가 발전하면서 화석이 중요한 연구 대상으로 급부상하기 시작했다. 화석 발굴이 시작되면서 거대한 뼈와 이빨을 가진 화석들이 발견됐다. 그런데 이 화석들은 지구에 사는 동물들과 비교할 수 없을 정도로 컸기에, 과학자들은 화석의 정체가 무엇인지 고심했다.1824년, 영국의 지질학자 윌리엄 버클랜드가 처음으로 공룡 화석을 연구하고 이에 대한 논문을 발표했다. 그는 이 화석의 주인공이 멸종한 거대 도마뱀일 것이라 추정하고, ‘메갈로사우르스’라는 이름을 붙였다. 최초의 공룡 연구가 시작된 순간이었다. 이후 사람들은 이 거대한 화석들의 주인공이 멸종된 거대 파충류라는 것을 알아냈다. 그리고 1842년, 영국의 고생물학자 리처드 오웬이 이 거대 파충류에게 ‘무서운 도마뱀’이라는 뜻의 ‘공룡’이라는 이름을 붙였다.이후 1858년, 미국 뉴저지주에서 하드로사우루스라는 이름의 공룡 화석이 발견됐다. 이 화석은 골격이 거의 완전히 보존된 상태였는데, 과학자들은 이 화석을 연구하며 공룡이 두 발로 걷는 동물이었음을