나만의 외계인 디자인하기

목적

• 태양계에 대해서 탐구하고 다른 행성들과 지구의 환경에 대해서 학습한다.
• 창의적인 생각과 환경에 대한 관심, 세계시민의식을 키운다.

학습 목표

이 활동에서 학생들은:

• 지구 생명체가 지구의 어떤 조건에서 거주할 수 있는지 설명할 수 있다.
• 우리 행성의 다양한 환경에 대해서 이해하고, 적어도 하나 이상의 태양계 내 다른 행성의 환경을 이해 할 수 있다.
• 외계 행성들의 특유의 환경 조건에 적합한 외계 생명체를 구상하고, 외계 생명체의 적응기에 대해서 이야기할 수 있다.

평가

• 전체 활동의 5단계 학생 발표에서 외계 생명체가 자신의 환경에서 살아남을 수 있었던 방법에 대해 학생들이 이해한 정도를 평가한다.
• 만약 지구의 환경이 지금과는 다르게 특이하게 변한다면 인류에게 어떤 일이 발생하는지에 대해서 질문해보라(예 : 대기가 더 두껍다면, 태양으로부터 더 멀리 있다면, 중력이 더 약하다면 등).
• 환경이 다른 지역(예 : 극지방, 사막, 열대우림)에서 생명체가 어떤 모습을 보일지 각각의 특징을 제시하게 하고 이런 것들이 생존에 필요한 이유에 대해 학생들의 생각을 설명하게 한다. 이것은 학생들이 포스터나 발표 자료를 만드는 연구 과제 활동으로 활용할 수 있다.

준비물

• 크레파스
• 종이
• 태양계 자료 표(사진)
• 나만의 외계인 구상하기 활동지(선택)
• 나만의 외계인 구상하기 발표(선택)

배경지식

극지방부터 적도까지, 바다 해저부터 해수면 위로 수 마일까지, 건조한 골짜기의 지표로부터 수마일 밑에 있는 지하수까지 생명체는 지구의 거의 모든 곳에서 발견된다. 약 37억년 이상 지구에 존재해온 생명체는 상상할 수 있는 거의 모든 환경에 적응하고 있다. 하지만 생명체가 지구에서 유지되기 위해 가장 적합한 요인은 무엇일까?

태양으로부터의 거리:

지구는 태양계의 ‘생명가능지대(Habitable Zone)’에 놓여 있다. 생명가능지대란 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 매우 좁은 띠 같은 영역이다. 만약에 지구가 태양에 더 가까이 있었다면 지구의 바다는 증발하여 생명이 존재할 수 없게 되었을 것이고, 만약 우리 행성이 태양으로부터 좀 더 먼 궤도를 돌고 있다면 바다는 얼게 되고 생명체를 존재할 수 있게 하는 물의 순환은 발생하지 않았을 것이다.

‘생명가능지대’는 우리 태양계에 국한되지 않는다. 모든 항성 주변에는 물이 액체 상태로 존재하기에 아주 적당한 온도를 가진 영역이 있다. 이러한 영역에서는 물이 얼 만큼 춥지 않고 물이 증발해 버릴 만큼 뜨겁지 않다. 더 뜨거운 별에서의 생명가능지대는 그 별로부터 좀 더 먼 곳에 있고, 더 차가운 별이라면 생명가능지대는 별에 좀 더 가까이 있다.

물:

생명체에게 물은 필수적인가? 생존을 위해 물을 필요로 하지 않는 유기체가 지구상에서는 아직까지 발견된 적이 없다. 물은 음식에서 얻은 필수 비타민과 영양분을 세포로 전달해주는 용매이자 전달 매체이다. 우리 몸의 물은 독소를 빼내고, 체온을 조절하고, 신진대사를 돕기 위해 사용된다. 그렇다면 물이 우리 몸의 약 60% 정도 차지하고, 우리가 물을 마시지 않고는 며칠 이상 살 수 없다는 사실이 놀라운 일도 아니다. 또한 물은 다른 방식으로 생명체를 활성화시킨다 : 우리는 물을 사용해 곡식을 재배하고, 가축을 키우고, 우리의 음식(혹은 우리의 몸)을 씻기도 한다. 그리고 지구의 바다는 여름에는 열을 흡수하고 겨울에는 열을 방출하면서 행성의 기후를 조절한다. 물론 바다는 셀 수 없이 많은 식물과 동물들의 서식지로서의 역할도 한다.

하지만 우리는 물 없이 생명체가 살 수 있는지 없는지에 대해 논하기엔 충분한 정보를 가지고 있지 않다. 그럼에도 불구하고 우리는 지구상에 존재하는 생명체만큼은 물 없이 살 수 없다는 것을 확실히 알고 있다.

중력:

중력은 지구의 표면에 존재하는 생물과 무생물을 모두 붙잡고 있으며 이것들이 우주로 날아 가버리지 않도록 한다. 또한 중력은 우리의 대기가 제자리에 있을 수 있도록 붙잡으면서 우주로 날아가지 않도록 한다. 태양계에 있는 지구보다 작은 행성들은 지구보다 약한 중력을 가지고 있다는 것을 의미한다. 그러므로 물체들은 이러한 행성에서 ‘더 가볍다’. 또 다른 행성들은 지구보다 크기가 크고 더 센 중력을 가지고 있는데 중력은 이러한 행성들의 환경에 더 큰 영향을 미친다. 예를 들어 거대한 가스 행성의 표면 압력은 너무 강력해서 어떠한 생명체든지 수초 안에 으스러지게 될 것이다.

대기:

지구의 대기는 생명체가 유지되기에 아주 적절한 두께를 가지고 있다. 대기가 없었다면 우리는 숨을 쉴 수 없었을 것이다. 우주는 공기가 거의 없는 진공 상태이며 모든 지구 생명체는 이 공간에서 매우 빠르게 질식사 할 것이다. 또한 지구의 대기는 우주조차 얼려버릴 것 같은 차가운 저녁과 낮 동안의 맹렬한 태양열에 대응해 지구 표면 온도를 조절한다. 대기층은 태양 및 다른 천체로부터 나오는 유해한 광선들이 지구 표면에 도달하기 전에 흡수하는 방어 장벽과 같은 역할도 한다.

또한 지구 대기층의 구성 성분은 지구 생명체에 매우 중요하다. 일부 기체들은 지구 표면의 열을 유지하면서 온실의 역할을 한다. 하지만 ‘온실 가스’라고 불리는 기체들이 자연적으로나 인위적인 이유로 인해서 지나치게 많아진다면 행성의 온도가 너무 높아져서 대부분의 생명체가 생명을 유지할 수 없게 될 것이다.

외계 생명체가 지구에 존재하는 생명체들과 똑같은 환경 조건에서 존재할 것이라는 증거는 없다. 어떤 외계 생명체들은 성장하기 위해서 물, 산소, 혹은 단단한 지표 등이 필요 없을 지도 모른다. 하지만 지구 생명체와 비슷한 생명체라면 생존하기 위해 자신의 환경에 적응해야 한다.

전체 활동 설명

외계 생명체에 대한 연구는, 특히 아이들에게 가장 매력적인 과학 주제이다. 태양과 같이 대부분의 항성이 행성계를 포함하고 있다는 증거가 늘어남에 따라 외계 생명체에 대한 생각은 더욱 현실성이 있어 보인다. 이 활동은 외계 생명체에 대한 주제를 활용하여 과학은 흥미롭고, 최신의 주제를 다루고 있으며, 천문학에서처럼 우주는 무한한 발견의 기회가 있다는 것을 보여준다.

다음 활동들은 외계 행성들과 우리가 살고 있는 행성인 지구를 모두 다룬다. 지구에서 살아가는데 필수적인 조건에 대해 학생들을 교육함으로서 우주에서 우리와 같은 생명체가 살아가기에 적합한 곳은 오직 지구뿐이라는 것을 깨달아 환경에 대한 인식과 지구 공동체 의식을 증진시킨다.

사전 준비:

• 태양계 사진을 인쇄한다(지구, 화성, 수성, 목성, 이오, 타이탄).
• 컴퓨터, 프로젝터, ‘나만의 외계인 디자인하기’ 발표 대본을 준비한다.
• 화성 외계인 자료표를 인쇄한다.

단계 1 :

• 학생들을 한 조 당 2명 혹은 4명으로 나누어라. 사진과 종이, 크레파스를 나눠줘라.
• 각 조별로 모든 자료를 적어도 한 장 이상씩 가질 수 있도록 나눠줘라.

단계 2 :

지구의 생명 존재 가능성과 태양계의 환경 조건들에 대해서 각 조별로 10분의 발표시간(발표 자료와 대본을 이용해서 – 선택사항)을 주어라. 발표하는 동안 학생들에게 생명체가 존재하기에 필요한 것이 무엇인지 질문하여라.

논의 사항:

• 호흡 방법
• 식량원
• 열과 추위로부터 보호하는 법
• 우주선으로부터 보호하는 법
• 환경에 대해서 인식하는 법
• 움직이는 방법(강하거나 약한 중력에 대해서)

단계 3 :

화성의 생명체 자료 표를 사용하여 발상에 도움을 주는 예시들에 대해서 논의하여라.

단계 4 :

학생들에게 하나의 행성이나 위성(수성, 목성, 이오, 타이탄)을 선택하도록 하여라. 해당 행성 자료 표에 제공된 환경적인 요소들에 의거하여 자신만의 외계인을 구상하도록 지도하여라.

단계 5 :

학생들은 자신만의 외계인에 대해서 조별로 설명하고, 외계인의 삶이 우리의 삶과 다른 특징을 설명하고 그 외계인들이 자신들의 환경을 얼마나 잘 활용하는지에 대해 이야기한다. 학생들이 자신만의 외계인에 대해서 창의적으로 발표할 수 있도록 한다(노래, 연극, 말하기 등). 학생들은 구체적인 특징들과 자신이 선택한 이유에 대해서 분명히 밝혀야 한다.

커리큘럼

추가 정보

추가 :

• 화성 외계인 : 화성 환경에 근거한 외계인의 예시이다. 학생들이 자신만의 외계인을 만들 때 도움과 영감을 준다.
• 태양계 자료표(지구, 화성, 수성, 목성, 이오, 타이탄) : 각각의 사진들은 아래와 같은 정보들을 포함한다; 종류, 크기, 태양과의 거리, 온도, 중력. 학생들 혹은 조별로 자료표를 비교하기 위해서 한 장씩 받고 해당 행성에 적합한 외계인을 구상한다.
• 나만의 외계인 디자인하기 발표: 발표를 함으로써 학생들은 지구에 생명체가 거주하기 위한 필수 조건에 대한 배경지식을 알게 된다. 학생들에게 행성의 조건 중 어떤 것이 지구 생명체에게 영향을 미치는지 가르치고 외계 행성의 어떤 조건이 그곳의 생명체에 영향을 주는지를 비교하는 방법에 대해 강구하여라. 이러한 점을 이 활동을 시작할 때 학생들에게 알려주어라.
• 나만의 외계인 디자인하기 발표 대본: 위를 참고하시오.

결론

이 활동은 학생들이 자신만의 외계인의 특징에 대해 설명하고, 발표할 때 끝이 난다. 선생님은 활동지에 포함되어 있는 다른 행성들의 다양한 환경적인 특징에 대해서 조별로 논의하게 한다.

 감사의 글

이 활동의 번역을 검토해주신 송인옥 박사님과 이정애 박사님, 허현오 박사님에게 감사의 인사를 전합니다.