지구와 유사한 행성을 찾는데 도움이 될지도 모를 꽃 모양의 별 그림자

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우주는 행성으로
꽉 차있습니다.
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저는 다음 10년 동안
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우리가 다른 별의
지구를 볼 수 있는
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망원경을 만들어서
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그런 행성에 생명이 있는지
알아내기를 바랍니다.
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프린스턴 대학의
나사 제트추진 실험실
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제 동료들과 저는
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곧 그런 일을 할 수 있는
기술에 매달리고 있습니다.
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천문학자들은
은하계의 모든 별이
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행성을 가지고 있다고 믿습니다.
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그리고 그 중 1/5은
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지구와 비슷해서
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그곳에는 생명이 존재하지만
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단지 우리가 아직 그들을
보지 못한 것이라고 추측합니다.
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우리는 그 행성들을
간접적으로만 인지하죠.
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이것이 그 유명한 나사의
"희미한 푸른 점"이란 사진이에요.
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1990년에 보이져 우주선이
찍은 것이지요.
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태양계를 벗어나는 순간
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우주선을 돌려
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60억 킬로 미터 밖에서
찍은 것입니다.
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저는 다른 별에 있는
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지구같은 행성의 사진을
찍고 싶습니다.
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왜 우리가 그러지 못했을까요?
그게 그렇게 어려운가요?
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그러려면
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허블 망원경을 가져다
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방향을 돌린 다음
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그걸 화성 궤도까지
옮겨가야 합니다.
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그러면 이런 비슷한 것을
볼 겁니다.
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약간 흐린 지구 사진이죠.
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왜냐하면 그것이 화성 궤도에서는
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아주 작은 망원경이기 때문이죠.
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이제 10배쯤 멀리 가볼까요.
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천왕성 궤도에 서면
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더 작게 보이고, 자세하지도 않으며
선명하지도 않습니다.
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여전히 작은 달을
볼 수도 있지만
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10배 쯤 더 멀리 가볼가요.
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그러면 태양계의 끝인
카이퍼대에
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다다르게 됩니다.
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여기서는 전혀 선명함을
유지할 수 없습니다.
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이것이 칼 세이건이 말한
"희미한 푸른 점"이에요.
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거기서 10배쯤 더 멀리
나가보도록 하겠습니다.
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이제 태양계의 바깥인
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오르트 성운에 다다릅니다.
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이제 우리는 태양이
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가시 영역 안쪽인
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행성이 있는 곳으로 움직여
들어오는 것을 볼 수 있습니다.
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한번 더 10배 멀리 나가볼까요.
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이제 우리는 가장 가까운 이웃인
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켄타우스 자리의 알파별에 있고
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행성은 사라집니다.
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볼 수 있는 것이라곤
커다란 별빛 줄기인데
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행성보다 100억 배나 밝아요.
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그 빛이 저 작은 빨간 원
안에 있어야 합니다.
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저것이 바로 우리가 보고자 하는
것이에요. 보기가 어렵죠.
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별에서 나오는 빛은 분산됩니다.
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망원경 내부에서 분산되어
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매우 강렬한 이미지를 만들면서
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행성을 보기 어렵게 만들어요.
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그래서 행성을 보려면
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그 강한 빛 줄기를 어떻게든
처리해야만 합니다.
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없애야 하는거죠.
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제겐 정말 놀라운 기술로
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그런 일을 하는 동료들이 많지만
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오늘 제가 말씀드리려는 방법은
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정말 대단해요.
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아마도 앞으로 10년 이내에
지구와 같은 행성을
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찾아낼 수 있을 겁니다.
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이 방법은 라이먼 스피처 (Lyman
Spitzer)가 1962년에
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처음 제안했습니다. 그는
우주 망원경의 아버지에요.
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그는 일식에서 아이디어를
얻었다고 합니다.
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여러분들 모두 이런 걸
보신 적이있죠. 일식이에요.
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달이 태양의 앞을 가리며 움직입니다.
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대부분의 빛이 가려져서
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그 주위에 있는 희미한
코로나를 볼 수 있어요.
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제 손가락을 올려 눈으로 들어오는
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조명을 가리는 것과 마찬가지에요.
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뒤쪽에 계신 분들을
볼 수 있습니다.
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어떻게 된걸까요?
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자, 달이
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지구에 그림자를 드리웁니다.
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우리는 저 그림자 안에
망원경이나 카메라를 자리잡죠.
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태양을 다시 보면
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대부분의 빛이 가려져서
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코로나 안에 있는 흐리지만
분명한 구조를
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볼 수 있습니다.
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스피처의 제안 덕분에
우리는 공간에서 이렇게 합니다.
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커다한 가림막을 만들어
우주에 띄운 다음,
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별 바로 앞쪽에 가져갑니다.
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그러면 대부분의 빛이 가려지죠.
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우리가 만든 저 그림자 안으로
천체 망원경을 가져가는 겁니다.
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그러면 팡! 행성을
볼 수 있게 됩니다.
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그렇게 보면 이렇게 보일 겁니다.
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커다란 가림막이 있지만
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행성은 안보이죠.
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사실 불행하게도 이게 아주 잘
작동하지는 않거든요.
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그것은 망원경에서와 마찬가지로
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빛의 파동이 저 가림막 부근에서
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산란하기 때문이에요.
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냇물 속 바위 주위에서 물 흐르는
방향이 바뀌는 것과 같아요.
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그 빛이 그림자를 망쳐놓는 거죠.
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아주 불편하고 행성을
보기 어렵게 만듭니다.
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그러나 스피처는
답을 알고 있었어요.
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그 모서리를 톱니 모양으로 만들어
그 끝을 부드럽게 하면
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빛의 산란을 조절할 수 있습니다.
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그러면 이제 행성을 볼 수 있습니다.
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지난 10여 년간 우리는
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그런 작업의 최적 조건을
찾아냈습니다.
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그러면 이런 모습을 볼 수 있어요.
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우리는 저걸 꽃 모양의
별 그림자라고 부릅니다.
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이 꽃잎 모양의 끝을
딱 알맞게 만들면
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즉, 그 형태를 조절하면
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빛의 분산을 조정할 수 있어서
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더 좋은 그림자를
만들어 낼 수 있습니다.
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빛은 이제 약 100배 어둡게
만들어져서
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우리는 행성의 빛을
저렇게 볼 수 있습니다.
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물론 가림막은
제 손가락보다 커야겠지요.
4:00 - 4:02

저 가림막은 축구장의
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약 절반 정도의 크기이고
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그림자 내부에 놓일 망원경으로 부터
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5만 킬로 미터나 멀리 두어야 합니다.
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그렇게 하면 저런 행성을
볼 수 있습니다.
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어마어마한 이야기지만
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JPL 에 있는 저의 우수한 동료들은
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그런 일을 해 낼 수 있는
기막힌 디자인을 만들어냈습니다.
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이런 모습인데요.
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중심부를 감싸고 돌며
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망원경에서 분리됩니다.
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꽃잎 모양이 펼쳐져 열리고
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망원경은 방향을 바꾸지요.
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그리고나면 방향을 젖혀
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망원경에서 5만 킬로 미터를 날아가
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별의 앞 쪽에 자리를 잡아요.
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저렇게요. 그러면 멋진
그림자를 만들게 되는 것이지요.
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됐죠? 그러면 우리는 별 주위를
돌고있는 행성을 볼 수 있습니다.
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(박수)
4:44 - 4:46

감사합니다.
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저건 공상 과학이 아니에요.
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저희는 지난 대여섯 해 동안
이 작업에 몰두해왔습니다.
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지난 여름, 저희는 캘리포니아의
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노스롭 그루만사에서
대단한 실험을 했어요.
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저것들이 4개의 꽃잎입니다.
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이것은 별 그림자의 축소판인데요.
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방금 전에 보신 것의
반 정도되는 크기입니다.
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꽃잎 모양이 펼쳐지는 걸
보실 수 있습니다.
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저 4개의 꽃잎 모양은
JPL 에서 여름 동안
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인턴으로 일한 대학생들이
만들었습니다.
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자 이제 그게 장착되는 걸
보고 계신데요.
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꽃잎 모양이 회전하며
자리를 잡고
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아랫 부분은
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1/10 밀리 미터의 범위 안에서
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항상 같은 자리에
위치해야 합니다.
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저희는 이런 실험을
16회나 했습니다.
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16번 모두 정확하게
제자리에 위치 했어요.
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1/10 밀리 미터의 범위 내에서요.
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이 작업은 매우 정확해야 하는데,
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이런 기술을 만들어 낼 수 있어서
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우주에서 이런 게 있기만 하면
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이런 모습을 보실 수 있을런지도
모릅니다.
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저 사진은 지구에 가장 가까이
이웃하는 별 중에 하나인데요
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허블 우주 망원경으로 찍은 겁니다.
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이와 비슷한 우주 망원경이 있으면
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조금 더 커야겠지만,
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우주로 보낸 다음
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그 앞에 가림막을 설치하면
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아마도 이런 모습을
볼 수 있을 겁니다.
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저건 우리 태양계 행성들의
전체 사진이지요.
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우리가 바라는 것은
가림막을 통해
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다른 별을 보는 것이에요.
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저렇게 별의 그림자를
통해 보는 거죠.
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목성이나 토성,
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천왕성, 해왕성 그리고
그 중심에
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잔광 옆에 있는 것이
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희미한 푸른점, 지구입니다.
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우리는, 물이 존재하는 경우에,
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산소나 오존을 볼 수 있기를 희망하죠.
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생명을 잉태할 수 있는 것을
우리가 알 수 있습니다.
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저는 이것이 가장 멋진
과학이라고 생각해요.
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그게 바로 제가 이 분야에서
일하는 이유입니다.
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왜냐하면 그것이 세상을
바꾸게 될 것이니까요.
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우리가 그런 것을 볼 수 있게 되면
모든 것이 바뀔 것입니다.
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감사합니다.
6:15 - 6:19

(박수)

Title:: 지구와 유사한 행성을 찾는데 도움이 될지도 모를 꽃 모양의 별 그림자
Speaker:: 제레미 카스딘 (Jeremy Kasdin)
Description:: 천문학자들은 운하계의 모든 별에는 행성이 있고 그 중 1/5에는 생명이 존재할지도 모른다고 믿습니다. 아직 우리가 그런 것을 발견하지 못했을 뿐이지요. 제레미 카스딘과 그의 연구팀은 매우 특별한 장비를 이용하여 그런 사실에 변화를 꾀합니다: 망원경을 이용하여 지구로 부터 5만 킬로 미터나 떨어져있는 행성의 사진을 찍을 수 있도록 해주는 꽃잎 모양의 "별그림자"가 바로 그것입니다. 그의 말에 의하면, 그건 "최고로 아름다운 과학"입니다.

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Video Language:: English
Team:: closed TED
Project:: TEDTalks
Duration:: 06:38

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