강 아래 강 Rio Abajo Rio

‘눈은 마음의 창이다'라는 말이 있는가 하면, ‘백문이 불여일견’이란 말도 있다. 그만큼 눈에 보이는 것이 무엇보다 중요하다는 뜻이다. 하지만 안타깝게도 인간의 눈으로 보는 것에는 한계가 존재한다. 인간의 시야는 하늘에 떠서 먹잇감을 찾는 새보다 좁고, 도시인은 아프리카 등지에서 야생생활을 하는 사람들보다 시력이 나쁘다. 이 한계를 극복하기 위해서 인류는 아주 오래 전부터 먼 곳의 물체를 더 잘 볼 수 있는 도구를 개발했다. 그것이 망원경이다.

우선, 망원경은 크게 보고자 하는 물체를 향하는 대물렌즈와 눈에 가까운 쪽에 있는 접안렌즈로 구성된다. 대물렌즈는 물체의 상(像)을 맺기 위해 사용되는 렌즈로, 접안렌즈에 대응하는 말이다. 접안렌즈는 대물렌즈에 의해서 생긴 상(像)을 확대하여 보기 위한 장치로, 앞뒤로 움직여 상이 가장 뚜렷하게 보일 때까지 조정한다. 접안렌즈와 대물렌즈에 각각 볼록렌즈와 오목렌즈 중 어느 것을 사용하느냐에 따라 망원경의 종류를 나눌 수 있다.

가장 기본적인 형태의 망원경은 광학 망원경으로서, 빛의 굴절 현상을 일으키는 렌즈를 조합하여 물체의 상을 확대한다. 실용적인 망원경을 최초로 발명한 사람은 네덜란드에서 안경점을 하던 한스 리퍼세이이다. 이때가 1608년으로, 한스가 만든 망원경은 볼록렌즈를 대물렌즈로 쓰고 오목렌즈를 접안렌즈로 사용했다. 이 망원경은 더치 망원경, 즉 네덜란드식 망원경이라고 불렸다.

더 먼 곳을 눈으로 보고자 하는 욕망은 땅 위에만 머무르지 않았다. 유명한 과학자인 갈릴레오 갈릴레이는 망원경을 우주 관측에 활용하기로 마음먹고 손수 렌즈를 연마해 천체 망원경을 제작한다. 갈릴레이의 천체 망원경 역시 작동 원리는 더치 망원경과 크게 다르지 않다. 즉 대물렌즈와 접안렌즈에 각각 볼록렌즈와 오목렌즈를 사용한 것이다. 갈릴레이는 자신의 망원경으로 태양의 흑점, 목성의 위성 등을 발견하였다.

갈릴레이식 망원경은 시야가 좁은 점 등 여러 가지 단점이 있어 후에 개량형이 등장한다. 대물과 접안렌즈를 모두 볼록렌즈로 사용하는 형태로, 이것을 케플러식 망원경이라고 한다. 케플러식 망원경은 갈릴레이식과 달리 눈에 들어오는 상의 상하좌우가 실제 물체와 정반대이다. 갈릴레이식과 케플러식은 모두 렌즈만을 사용하며, 이를 합쳐서 굴절 망원경이라고 한다. 그러나 대물렌즈가 일종의 프리즘 역할을 하기 때문에 상 주변에 무지개처럼 빛이 번지는 현상이 나타난다. 이를 색수차(色收差)라고 한다. 이 색수차 문제를 해결하기 위해 반사 망원경이 등장한다.

반사 망원경은 렌즈가 아닌 곡면 반사경을 이용해 빛의 굴절을 얻는다. 대표적인 반사 망원경의 형식은 뉴턴식이며, 그 때문에 뉴튼반사 망원경이라고도 불린다. 빛이 오목반사경에서 반사되어 빛을 모으고 상을 맺게 한 후 접안렌즈로 그 상을 확대해서 보게 된다. 여기에 반사경이 모아 주는 빛의 진행 방향을 바꿔주는 역할을 하는 평면 거울 등을 함께 조합하여야 한다. 그러나 반사 망원경 역시 곡면 반사경의 특색 때문에 고유한 상의 왜곡을 피할 수는 없다. 결국 이 문제를 최소화하기 위해 렌즈와 조합한 반사굴절 망원경이 등장한다.

가시광선에 의존하는 망원경은 아주 먼 곳에 있는 천체를 관측할 때 한계가 있을 수밖에 없다. 렌즈와 반사경으로 빛을 굴절시키고 상을 확대한다한들 먼 거리를 날아오면서 약해지는 빛의 세기는 어쩔 수 없는 것이다. 이 한계를 극복하기 위해 현대 천문학에서는 천체가 반사하는 가시광선을 이용하는 광학 망원경 뿐 아니라 전파 망원경, 엑스레이 망원경, 감마선 망원경등을 이용한다. 물론 광학 망원경 이외의 망원경들은 우리 눈에 물체의 상을 직접 보여주는 것이 아니라 감지한 파의 세기 등을 그래프나 분포도의 형태로 출력한다. 또한, 받아들여야 하는 것이 가시광선이 아니라 전파이므로 대형 안테나를 이용한다.

앞서 설명한 다양한 망원경은 어디 가면 볼 수 있을까? 가장 쉽게 볼 수 있는 망원경은 굴절 망원경이다. 쌍안경도 일종의 굴절 망원경이라 볼 수 있으며 조류 관찰이나, 높은 전망대에 설치되어 있는 망원경들도 굴절 망원경이다. 이에 반해 반사 망원경은 특정 장소를 찾아 가야만 볼 수 있다. 별을 관측할 수 있는 민간 천문대나 과학관에나 가야 볼 수 있는데 이는 반사 망원경은 굴절 망원경에 비해 부피도 클뿐만 아니라 전문적인 관측을 위해서는 지구의 자전에 따라 망원경도 같이 움직일 수 있도록 제작해야 되기 때문이다. 실제로 반사 망원경을 체험할 수 있는 곳은 경기도 가평에 있는 코스모피아 천문대나 경기도 부천에 있는 상구 천문대, 경기도 양평에 있는 양평국제 천문대 등이다.

지상에만 반사 망원경이 있는 것은 아니다. 우주 공간에도 반사 망원경이 있는데 그것은 바로 허블 망원경이다. 우주공간에는 빛을 난반사 하거나 흩어지게 하는 공기의 두터운 층이나 먼지가 없기 때문에 지상에서 관측할 수 없는 고화질의 선명한 천체 사진을 얻을 수 있다. 가끔 TV 나 잡지에서 멋진 천체의 모습들이 촬영된 사진을 볼 수 있는데 이런 사진들은 모두 허블 망원경을 통해 촬영된 사진들이다.

우리의 눈을 뛰어넘어 어둠속에 묻혀 있던 별을 보고자 했던 과학자들의 열망이 드디어 망원경을 만들어내게 되었고 망원경의 개발로 인해 우리는 꿈이라 생각했던 별들의 실체에 좀더 다가 설 수 있게 되었다. 꿈은 현실이 되고 상상은 실체를 이루듯 우리가 꾸는 꿈들이 과연 미래에는 어떻게 구현이 될 지 사뭇 궁금하다.

글 : 김창규 과학칼럼니스트

애니메이션 영화 ‘니모를 찾아서’의 주인공은 열대바다 속 말미잘과 공생관계로 유명한 크라운피쉬(흰동가리)이다. 아빠인 마린이 잃어버린 아들 니모를 찾아서 도심 속까지 진출해 마침내 니모를 구해오는 생생한 모험여정을 그렸다.

미아가 많은 요즘, 마치 잃어버린 자식 찾기에 나선 눈물겨운 아빠의 사연을 보는 듯 감정이입이 되어 가슴을 뭉클하게 만드는 영화이다. 그런데 과학의 눈으로 보면 조금 생각해 볼 것이, 과연 이 영화가 생물학적으로 타당한가이다. 우리가 당연하다고 알고 있는 엄마 아빠 자식의 구분은 물고기들에겐 조금 더 복잡하게 관계를 형성하기 때문이다. 대개의 경우는 제대로 엄마 아빠 노릇하는 물고기가 없다고 하는 게 맞겠다.

또한 이 크라운피쉬는 특이하게도 ‘자웅동체’ 물고기이다. 즉 한 개체가 마음먹기(?) 따라 수컷도 될 수 있고 암컷도 될 수 있는 것이다. 이 과정에서 필요한 건 단지 한 방울의 성호르몬뿐이다. 암컷은 수컷보다 2~3배 더 크다. 학자들에 따라서는 에너지가 많이 드는 난자 생산을 위해 암컷이 커지고, 저 에너지의 정자생산을 하는 수컷들은 상대적으로 작아진다고 말한다. 이건 물고기에만 적용되는 원칙이겠지만 크라운피쉬 무리 내에서 생식능력을 가진 수컷은 많이도 필요 없고 단 한 마리면 족하다. 그야말로 ‘아마조네스(신화 속 여인왕국)’가 따로 없는 것이다. 처음에는 모두 수컷이었다가 그중 큰 것이 암컷이 되어 번식을 하는데, 결국 암컷으로 되어야만 비로소 안정된 말미잘 속에서 생활을 하게 된다.

크라운피쉬는 겁이 많고 경계심이 강해서 말미잘 안에 들어가 공생하는 습성이 있다. 말미잘 안에 집을 짓고 살면서 천적으로부터 자신을 방어하고 말미잘에게 물고기들을 유인해 준다. 말미잘의 촉수에는 독을 지닌 쐐기세포가 있어 침입자나 먹이감이 접근하면 총을 쏘듯이 쐐기세포를 발사해서 먹이를 마비시킨 후 먹는다. 그러나 크라운피쉬는 특별한 점액으로 온몸을 둘러싸고 있어 말미잘의 독을 맞아도 안전하다. 이렇게 상호보완적인 관계를 살아가기 때문에 크라운피쉬를 아네모네(말미잘)피쉬라고 부르기도 한다.

말미잘 속 세력을 점하고 있는 1마리 암컷은 심지어 수컷을 괴롭혀 성전환을 방해하기도 한다. 자기들 입장으로서는 경쟁자가 그만큼 늘면 곤란하기 때문이다. 수컷들 중에서 크고 힘이 센 수컷이 암컷이 되는데 암컷은 몸집이 크고 힘이 센 것을 이용해 수컷이 성전환을 마음대로 할 수 없도록 위압감을 준다. 크라운피쉬는 텃새가 심한 동물이라서 말미잘의 공간이 충분할 때는 새끼들과 함께 살지만 다 자란 새끼는 다른 말미잘을 찾아가야 한다.

그럼 이렇게 매일 괄시받는 상황에서 과연 아빠 마린이 아들 니모를 찾아 떠날 수 있을까? 사실 그건 굉장히 무리가 아닐까 생각한다. 항상 말미잘 속에서 생활을 하는 크라운피쉬로서는 말미잘 주변을 떠난다는 건 곧 죽음을 의미하기 때문이다. 정말 슬프고 안타깝지만 말미잘 숲에서 밀려난 어린 새끼 니모는 마치 까마득한 절벽에서 발을 헛디뎌 떨어진 아이의 운명에 비유할 수밖에 없다. 그래도 살아난다면 니모는 혼자서 어떻게든 다시 돌아와야 한다.

이처럼 신기한 ‘자웅동체’ 현상은 하등생물의 경우는 일반적인 현상이지만, 고등생물에서는 어류, 양서류에서 주로 나타난다. 이런 종류의 물고기는 크라운피쉬 외에도 400여 종이 더 넘는다. 우리가 흔히 보는 붕어 역시 자웅동체 물고기인데 암컷이 다수를 차지하고 있어 낚시질을 하면 대부분 알을 품은 암컷이 잡힌다. 물고기 세계의 암컷 선호주의는 다시 더 하등의 곤충세계로 넘어가면 극점에 이르게 된다. 사마귀 암컷이 교미중인 수컷을 잡아먹고 암거미 역시 교미 후 수컷을 잡아먹는 현상은 너무도 유명하다.

니모 이야기의 주인공이 크라운피쉬가 아니라 해마나 큰가시고기였다면 아주 그럴 듯 했을 것 같다. 하지만 그들 역시도 자기 삶의 터전에서 벗어날 수 없는 한계는 여전히 지니고 있다. 이들 두 물고기는 누구나 알다시피 눈물겨운 부성애로 유명하다. 그 두 종의 물고기 아비는 자식이 알에서 부화할 때까지 새끼를 위해 모든 것을 바친다. 결국 새끼들이 모두 떠나면 가시고기의 경우는 너무 지쳐서 생을 마감하기까지 한다.

아마도 니모 이야기에 크라운피쉬를 택한 것은 화려한 외모를 갖추고 있기 때문이 아닐까 싶다. 하지만 물고기마다 습성이 다를 뿐이지 어쩌면 따뜻한 부성애는 어느 물고기나 마찬가지일 것이다. 허구가 가득한 만화영화지만 궁극적으로 그들이 말하고자 하는 건 부모와 자식 간의 소중한 사랑이다. 거기에다 “무슨 일이 있어도 계속 헤엄쳐, 계속 헤엄쳐”라고 연신 흥얼거리는 도리의 콧노래는 영화가 은연중에 우리에게 보내는 교훈이다.

글 : 최종욱 수의사