스크랩 [교양.지식] 남극대륙의 염호에서 발견된 미생물의 존재가 외계 생명체 존재 가능성을 높인다.

[5/공석환]

출처 위키미디어 공용

비다(Vida) 호수는 위 지도에서 보이는 것처럼 남극에서 남태평양을 접한 부분에 가까이 있는 6.6 평방 km의 바닷물 호수이다.  남극의 추위로 호수 표면은 21m 넘는 두께의 얼음으로 덮여 있다. 그 밑의 물 온도가 영하 13도이지만 염도 20%로 인하여 액체 상태로 있다. 다만 대기와 분리되어 물에 용존된 산소는 거의 없고 이산화질소와 암모니아 황성분이 녹아 있는 극한 환경이다. 

1996년 위 호수 바닥에서 시추된 얼음에서 2002년 시카고 대학의 피터 도란이 이끄는 팀은   2800년동안 얼음에 갇혀  있었으나 다시 부활하여 자라는  미생물을 처음 발견하여 비다 호수가 유명하여졌다. 최근 호수의 오염을 막기 위하여 멸균 작업을 철저히 하고 시추를 한   연구 결과 현재에도 계속 생존하면서 자라는 미생물을 발견하여 조사하였다. 이러한 미생물은 산소가 없는 환경에서도 수소의 화학반응에서 생기는 에너지를 이용하여 생존하는 것으로 추측한다.  http://www.pnas.org/content/early/2012/11/21/1208607109

비다 호수와 같은 극한 환경이 태양계의 행성 여러 곳에 존재한다. 특히 목성의 위성인 유로파와 토성의 위성인 엔셀라두스에 비다 호수처럼 두꺼운 얼음아래 액체로 된 물이 있는 환경이 확실하게 있는 것으로 과학자들은 추측한다. 따라서 비다 호수에 생존할 수 있는 미생물과 유사한 존재가 유로파나 엔셀라두스에도 있을 가능성이 있는 것이다.

 

출처 위키피디아 공용 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Europa_Earth_Moon_Comparison.png

우선 목성의 위성인 유로파는 위 그림처럼 달보다 약간 작은 크기이다. 표면이 두꺼운 얼음으로 덮여 있다. 

출처 NASA

NASA에서는 갈릴레오 탐사선을 1989년 우주탐사선 아틀란티스호에 탑재한 후 목성으로  발사하여 목성과 그 위성들을 관측한 사진을 보내오고 있다. 갈릴레오 탐사선이 보내온  사진을 분석한 결과 유로파 표면 가까운 곳에 지구 북미의 5대호보다 더 큰 호수가 위 상상도처럼 존재한다는  연구 결과가 2011년 11월  "네이쳐" 잡지에 발표되었다.

출처 NASA

위 사진은 갈릴레오 탐사선이 1996년 촬영한 유로파 위성의 사진이다. 표면의 온도가 영하 160도 이하라서 표면은 수십킬로 두께의 얼음으로 덮여 있다. 그러나 여러 곳에 붉은 색의 선이나 갈라진 모양이 뚜렷이 보인다. 그러한 갈라진 모양은 목성을 공전하면서 생기는 마찰열인 조력으로 인하여 얼음으로 된 지각이 갈라진 것으로 추측한다. 붉은  색깔은 얼음 아래  바다물에 존재하는 "이황화 마그네슘(Magnesium Di-Sulfate)"으로 인한 것으로 추정한다.

유로파의 바다밑에 생물이 살고 있을 수 있다는 추측이 많이 이루어지고 있다.  태양에서 거리가 너무 멀어 유로파의 바다에 광합성은 어렵다. 그러나  지구 심해 햇빛이 닿지 아니하는 곳에서 발견된 지열이나 황을 분해하여 사는 미생물과 유사한 형태가 존재할 수 있다는 것이다. 심지어는 유로파에 물고기와 비슷한 생물이 진화하여  있을 수 있다는 상상까지 이루어지고 있다. 

그런데 남극의 비다 호수의 환경이 빛은 닿지 아니하고 황이나 수소 에너지만이 존재한다는 점에서 유로파의 표면 아래 호수와 유사하여 유로파에서  생명체 존재 가능성을 높여 준다.

출처 NASA

위 사진은 토성의 위성인 엔셀라두스(Enceladus)의 모습으로 표면의 갈라진 틈으로 물과 얼음의 혼합물을 분사하고 있다. 위 사진은 2009년 12월 25일 카시니 우주탐구선에서 617,000km의 거리에서 찍은 사진이다. 엔셀라두스의 남극지역에서 수십km 높이의 4개의 분사가 있는 것을 뚜렷히 볼 수 있다. 엔셀라두스는 태양에서 멀리 떨어져 있기 때문에 표면 온도는 영하 200도 이하이다. 그래서 표면은 단단한 얼음으로 얼어있는 것이다. 그런데 내부에 바다와 같이 물이 존재하여 가끔 큰 압력으로 수십km를 분사되는 것이다.  내부에 물이 존재하는 열의 근원으로 방사성물질의 분해에 의한 것이라는 추정도 있지만 지금 가장 유력한 것은 토성을 공전하며서  받는 마찰력 즉 조력과 같은 열이라고 추정하는 것이 유력하다.

출처 위키미디아 공용 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Saturn%27s_Rings_PIA03550.jpg

엔셀라두스는 토성의 밝게 보이는 A링보다  멀리 떨어져 있으나 토성과의 거리가  약 238,000km의로 지구와 달의 거리의 2/3배 정도의 거리로 토성을 돌고 있는 것이다.  지구보다 훨씬 크고 무거운 토성으로부터 강한 원심력과 조력(tidal force)을 받는 것이다. 그런데 카시니 우주탐구선이 관측한 결과에 의하면 엔셀라두스로부터 분출된 물에 미량이지만 암모니아와 탄수화물(hydrocarbon)이 포함되어 있는 것이다. 이러한 성분의 존재로 엔셀라두스에 생명이 존재할 가능성이 높아지는 것이다. 

2011년 1월 Geophysical Research Letters, 이라는 지질학 잡지에 텍사스 대학의 죤 올린등이 주도하는 연구팀은 엔셀라두스의 얼음표면층이 기존에 생각한 것보다 ?아 약 40km 정도일 것이라는 연구결과를 발표하였다. 그 만큼 액체 바다의 가능성이 더 높아지는 것이다.

출처 NASA

미국 우주 항공국(NASA)가 화성에 보낸 탐사선 "큐리오서티(호기심)"호가 2012년 9월 화성 표면에서 과거 강물이 흘렀던 자국을 발견하였다. 위 사진에 나타나는 곳이 과거 하천의 바닥으로 추정되는 곳이다. 

출처 NASA

위 지형이 하천의 바닥으로 추정되는 이유는 위 사진과 같이 화성과 지구 지형의 사진을 비교하여 보면 알 수 있다. 주위 직경 1cm의 자갈이 물의 흐름에 의하여 둥글게 깎여 있는 것이 동일하다. 과학자들은 자갈의 크기에서 물이 초속 약 1m 정도의 속도로 움직였고 그 깊이는 무릎 깊이였던 것으로 추정한다.

현재 큐리오서티 탐사선은 화성에서 유기물 등 생명 존재에 관한 직접적인 증거를 찾기 위하여 노력하고 있다. 만약 그러한 증거가 나올 경우 지구외에도 생명체가 존재한다는 놀라운 사실이 확증되는 것이다.

정리하면 남극의 비다 호수에서 사는 미생물의 존재를 발견함으로써 그와 유사한 목성의 위성인 유로파나 토성의 위성인 엔셀라두스에도 생명체가 살 가능성이 높아진 것이다.  화성, 유로파, 엔셀라두스에 생명체가 존재하더라도 그 것이 단순한 미생물일 가능성이 높고 지능이 높은 생명체일 가능성은 높지 아니하다. 다만 화성은 과거 30억년전에 표면 1/3에 바다가 있었을 수도 있다는 연구 결과처럼 과거에는 상당한 수준의 생명이 존재하였다가 환경이 나빠지면서 멸종하거나 극한의 조건에서 생존할 수 있는 미생물만이 아직 화성 표면 아래 생존하여 있을 가능성이 있다.

태양계내 지구 이외의 곳에 생명체가 존재할 경우 지구 생명과 유사한 DNA, RNA 등의 유전정보를 보존하는 핵산과 지구 생물과 유사한 아미노산이 결합된 단백질을 가질지 아니면 전혀 다른 형태의 유전물질이나 아미노산이 존재할 지도 큰 관심 거리이다.

출처 NASA

 유로파에 탐사선을 보낸 후 원자력을 이용한 열로 표면의 얼음을 뚫고 내려가서 유로파의 바다를 탐사하는 로보트도 상상되었다.  다만  아직 인류의 기술 수준이나 비용문제로  목성의 위성인 유로파나 토성의 위성인 엔셀라두스를 조만간 탐사하기는 쉽지 아니하다. 

출처 NASA

현재에 화성을 답사하고 있으면서 향후 약 2년간 답사 활동을 계속할 위 사진의 큐리오서티호가 화성 표면에서 생명 존재의 확실한 증거를 추적하기를 NASA의 과학자들은 기대하고 있다. 

출처 http://www.eso.org/gallery/v/ESOPIA/Paranal/phot-33a-07.tif.html

위 사진은 2007년 7월 칠레의 파라날 천문대에서 찍은 은하수의 사진이다. 태양계는 은하수에 속하여 있다. 은하수에는 태양과 같은 항성이 3000억개가 있다고 과학자들은 추산한다. 다시 우주에는 은하수와 같은 은하(Galaxy)가 약 2000억개 있다고 추측한다. 

넓고 광활한 우주에서 지구에만 생명체가 있다고 생각하는 것은 무리일 것이다. 참고로 우주공간의 기온은 매우 낮아 항성이 난로와 같이 적당한 거리에 있어 물이 액체로 있는  행성에만 생명체가 존재할 수 있다고 본다. 다만 태양계에서 가장 가까운 항성인 알파 센타우리도 빛이 4.24년을 가야할 거리인 4.24 광년이라는 먼 거리에 있다.  인류의 기술로는 그렇게 먼 거리를 탐사할 기술을 가지는데 시간이 걸릴 것이다. 따라서 태양계 밖에 고등 생명체가 존재하더라도 그 생명체가 인류보다 훨씬 높은 지능을 가져 지구를 먼저 방문하지 아니한 인류는 그 존재를 정확히 알아 내기 어렵다. 

다만 태양계 외가 아닌 태양계 내에도 지구아닌 곳에 생명체가 존재한다는 것을 확증할 경우 그 것은 인류의 지식을 바꾸는 계기가 될 것이다.  그러한 면에서 남극의 비다 호수와 같이 유로파나 엔셀라두스 표면 아래의 바다와 유사한 극한 환경에서 사는 미생물의 존재가 확증된 것은 의미 있는 것이다.

[이민형]

좌우지간 우리 석환이는 여러 방면으로 박식해.. 잘 지내지 아직도 캐나다 뱅쿠버에 있니?
애들은 다 대학생이라 토론토, 시카고에서 공부한다고 니가 올린 추석 애들 향수병 사진과 내용 보았다 ㅋㅋ
시간되면 이멜 좀 보내봐라 mhlee1031@gmail.com 이번 겨울 년말에 뱅쿠버에 스키 타러 갈 까 하는 데 정보 좀 얻을까 하고..
나는 아직 미국 아틀란타에 있다

[5/공석환]

책을 준비한다고 글을 많이 쓴 것을 이제는 정리중이다. 위 글도 그러한 면에서 한 것이지.

이메일 보냈다.