스페이스 클럽 새로운 연구는 화성의 지하 물 웅덩이에 생명체가 존재할 가능성을 밝힙니다.

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화성은 고대 미생물이 한때 존재했던 장소로 오랫동안 이론화되어 왔으며, NASA 및 기타 기관은 화성에 생명체가 있다는 미스터리를 밝히기 위해 화성에 수많은 임무를 파견했습니다. 이 미생물 생명체에 대한 증거는 아직 발견되지 않았지만, 일단의 과학자들의 새로운 NASA 연구는 이 미생물이 화성 표면의 얼어붙은 얼음 아래에서 생존할 수 있다고 제안합니다.

좀 더 구체적으로 말하자면, 연구팀은 얼음 물을 뚫고 얼음 밑의 얕은 웅덩이로 들어오는 햇빛의 양은 모든 미생물이 광합성을 하기에 충분할 것이라고 제안했다. 연구팀은 컴퓨터 모델링을 활용해 제안서를 작성했고, 이 화성 웅덩이와 유사한 물웅덩이에서 광합성을 수행하는 조류, 곰팡이, 미세한 시아노박테리아가 포함된 것으로 지구에서 발견됐다.

"만약 우리가 오늘날 우주의 어느 곳에서나 생명체를 찾으려고 한다면, 화성의 얼음 노출은 아마도 우리가 찾아야 할 가장 접근하기 쉬운 장소 중 하나일 것이다"라고 NASA 제트추진연구소(JPL)의 수석 저자 아디티야 쿨러(Aditya Khuller)는 말했다.

테라 사이레눔(Terra Sirenum) 지역의 화성 표면 협곡 이미지. 협곡을 따라 있는 흰색 가장자리는 먼지가 많은 물 얼음으로 여겨집니다. (제공: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

흥미롭게도, 화성에는 물 얼음과 얼어붙은 이산화탄소라는 두 가지 다른 유형의 얼음이 있는 것으로 밝혀졌으며, Khuller 등은 그들의 연구에서 특히 물 얼음에 초점을 맞추고 있습니다. 화성 표면에서 발견되는 많은 양의 물 얼음은 지난 수백만 년 동안 발생한 일련의 화성 빙하기 동안 형성되었을 가능성이 있으며, 그 동안 눈은 먼지와 혼합되어 궁극적으로 얼음으로 굳어졌습니다.

눈이 얼어 얼음이 되었을 때, 그 안에 섞여 있던 먼지 입자도 함께 얼어붙었다. 이러한 먼지 입자는 얼음을 통해 물 웅덩이로 들어오는 빛의 일부를 가릴 수 있으며, 이는 지하 물 웅덩이가 어떻게 형성될 수 있는지 이해하는 데 중요합니다. 얼음 속에 얼어붙은 더 어두운 먼지는 얼음을 둘러싼 얼음보다 더 많은 햇빛을 흡수하여 얼음이 따뜻해지고 표면 바로 몇 피트 아래에서 녹아 지하에 물 웅덩이를 만듭니다.

그러나 행성 과학자들은 화성의 얇고 건조한 대기에서 물 얼음이 승화(직접 가스로 변함)로 인해 화성 표면의 물 얼음이 녹을 수 있는지 여전히 확신하지 못하고 있습니다. 과학자들은 이러한 대기 효과가 지표수의 얼음에 영향을 미칠지 확신하지 못하고 있으며, 화성 표면 아래에 위치한 얼음에는 적용되지 않을 것이라고 믿고 있다.

그렇다면 이러한 지하 물 웅덩이는 정확히 무엇이며, 어떻게 미생물과 다른 살아있는 유기체의 번성하는 생태계를 육성합니까?

지구에서 물 얼음 내부에 위치한 먼지는 바람에 날리는 먼지(크라이오코나이트)가 얼음 내부에 착륙하여 햇빛을 흡수하고 얼음 속으로 점점 더 멀리 녹을 때 형성되는 작은 얼음 구멍인 빙결석 구멍을 만들 수 있습니다. 결국, 빙결석은 태양 광선이 계속 가라앉을 만큼 충분히 따뜻하지 않을 만큼 충분히 얼음 속으로 가라앉을 것이지만, 주변의 얼음을 계속 녹일 수 있을 만큼만 따뜻하게 하여 녹은 물의 작은 주머니를 만들 것입니다. 이 물 주머니 안에서 생태계는 단순한 생명체를 형성하고 지탱할 수 있습니다.

2012년 알래스카의 마타누스카 빙하에서 발견된 빙결석 구멍. 궁극적으로 이 작은 구멍에서 작은 물 주머니가 형성됩니다. (제공: 킴벌리 케이시)

"이것은 지구에서 흔한 현상입니다. 빽빽한 눈과 얼음은 안쪽에서 바깥쪽으로 녹을 수 있으며, 위에서 아래로 녹는 것이 아니라 온실처럼 따뜻해지는 햇빛을 받아들일 수 있습니다." 라고 애리조나 주립 대학의 필 크리스텐슨(Phil Christensen)은 말했습니다.

쿨러(Khuller) 등의 새로운 논문은 먼지가 많은 얼음이 광합성이 일어나기에 충분한 햇빛을 허용한다고 제안한다. 연구팀은 일부 상황에서 광합성이 표면 아래 최대 3m까지 일어날 수 있다는 것을 발견했다. 이것은 상부 얼음 층이 얕은 지하 웅덩이의 증발을 방지하고 태양의 유해한 방사선으로부터 웅덩이를 보호하기 때문입니다. 화성은 지구와 같은 강력한 자기장이 없기 때문에 태양의 유해한 방사선과 우주의 방사성 우주선 입자가 대기를 쉽게 통과하여 표면에 도달할 수 있습니다.

크리스텐슨(Christensen)의 과거 연구는 화성의 먼지투성이의 눈팩 안에 액체 상태의 물이 형성될 수 있다는 것을 보여주었다. 크리스텐슨(Christensen)과 쿨러(Khuller)의 2021년 논문은 화성 협곡에서 노출된 먼지가 많은 물 얼음을 발견했으며, 화성 협곡은 얼음이 녹으면서 발생하는 침식에 의해 형성되었다고 제안했습니다. 이 두 연구는 화성에서 광합성이 가능한지 여부를 결정하는 Khuller 등의 최신 논문의 기초를 놓는 데 도움이 되었습니다.

화성의 다오 발리스(Dao Vallis) 지역에서 발견된 또 다른 화성 협곡. 협곡 내의 흰색 물질은 먼지가 많은 물 얼음일 가능성이 높습니다. (제공: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

쿨러(Khuller) 등은 이러한 지하 웅덩이를 형성하는 데 필요한 먼지가 많은 물 얼음이 화성의 북반구와 남반구 모두에 있는 화성의 열대 지역에 존재할 것이라고 믿고 있다. 다음으로, 연구팀은 지구의 실험실에서 먼지가 많은 화성의 물 얼음을 재현하고 화성에서 얕은 물 웅덩이가 존재할 수 있는 위치를 매핑할 계획입니다. 이러한 풀이 어디에 있는지 알면 로봇과 인간 모두의 미래 지상 임무를 위한 새로운 착륙 목표를 만들 수 있습니다.

쿨러 등의 연구는 10월 17일 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications), 지구 및 환경(Earth & Environment)에 게재되었다.

(리드 이미지: 호프 우주선이 본 화성과 그 얇은 대기. 크레딧: UAESA/MBRSC/HopeMarsMission/EXI/AndreaLuck)

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