화성에서 산소를 마실 수 있을까?

NASA, 마스룸 프로젝트 추진

미 항공우주국(NASA)이나 미 방위고등연구계획국(DARPA) 같은 미국의 연방 정부 기관들은 다가오는 미래를 준비하기 위해, 민간의 혁신적이고 창의적인 아이디어를 모집하여 선정한 뒤 여기에 자금을 지원하는 제도를 운영하고 있다.

화성 유인 탐사선의 상상도 ⓒ NASA

화성 유인 탐사선의 상상도 ⓒ NASA

그 중에서도 NASA의 첨단혁신연구프로그램인 NIAC(NASA Innovative Advanced Concepts)가 과학자들과 해당 분야의 전문가들로부터 호평을 받고 있다. 이 프로그램은 미래 태양계 탐사를 위한 다양한 아이디어들을 수집하고, 이중에서 타당한 아이디어들을 선정하여 지원하는 방식으로 운영되고 있다.

NASA는 최근 보도자료를 통해 미래의 화성 유인탐사를 위한 과제로 화성에서 식물을 재배하는 방법을 연구 중에 있다고 하면서, 이를 위해 우선 NIAC 프로그램의 과제로 선정된 박테리아를 활용하여 산소를 만드는 ‘마스룸(Mars Room)’ 프로젝트를 진행할 계획이라고 밝혔다. (전문 링크)

극한의 환경을 중심으로 진행될 화성 현지 실험

화성에 유인 기지가 건설되기 위해서는 인간에게 절대적으로 필요한 물과 식량, 산소 등이 공급되어야 한다. 이런 필수 요소 가운데서 산소와 식량을 동시에 공급할 수 있는 방법이 있는데, 바로 화성 현지에서 식물을 키우는 것이다.

사실 이 같은 개념은 NASA가 처음 제시한 것이 아니다. 네덜란드의 민간 기업이 추진 중인 화성 탐사 프로젝트 ‘마스원(Mars One)’의 세부 프로그램과 닮아 있다.

마스원의 세부 프로그램인 시드(seed)에 대해 살펴보면, 우주선에 실려 보낸 지구의 식물을 화성 현지의 밀폐된 공간에서 자라도록 한다는 내용으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 온도와 기압, 대기의 구성이 지구와 비슷한 공간을 만들어 그 안에서 식물을 키우는 것이다.

화성의 낮은 온도와 낮은 기압, 그리고 자연 방사선이 가득한 현지 환경을 감안한다면, 화성의 흙에 직접 씨앗을 뿌리거나 식물을 옮겨 심는 작업은 식물이 죽게 내버려두는 것과 다름없기 때문에 밀폐된 환경에서 식물을 키운다는 마스원 프로젝트의 계획은 당연한 것으로 받아들여지고 있다.

화성 유인기지의 식물공장 상상도 ⓒ NASA

화성 유인기지의 식물공장 상상도 ⓒ NASA

마스원 프로젝트의 관계자는 “비록 밀폐된 온실과 같은 환경이지만, 화성에서도 지구의 식물이 잘 자랄 수 있다는 점이 확인된다면, 미래의 화성 유인기지에서도 식물을 재배하여 필요한 산소와 식량을 공급할 수 있을 것”이라고 예측했다.

그러나 대다수의 과학자들은 지구의 식물이나 씨앗을 화성 현지의 밀폐된 공간에서 자라도록 하는 실험은 우선순위에서 잘못되었다는 의견을 제시하고 있다.

지금 시급한 화성 관련 실험은 지구와 같은 환경을 만들어 주는 것이 아니라, 화성과 같은 극한의 환경에서도 지구에서 보낸 생명체가 제대로 자랄 수 있는지를 파악하는 것이 급선무라는 것이다.

NASA는 이 같은 의견을 반영하여 화성과 같은 환경에서는 생존 가능성이 없는 식물보다, 극한의 환경에서도 생존할 수 있는 미생물을 먼저 보내 산소 발생 여부와 생존 가능성을 타진하는 방향으로 식물 재배 프로젝트의 방향을 선회했다.

식물보다 미생물을 통해 산소 확보 가능성 타진

NASA가 이처럼 방향을 선회한 후 2015년의 NIAC 프로그램 지원과제로 마스룸 프로젝트가 선정되었다. 테크샷(Techshot)이라는 기업의 수석 과학자인 유진 볼랜드(Eugene Boland) 박사와 그의 동료들이 제안한 과제의 핵심은 광합성을 할 수 있는 가장 단순한 생명체인 시아노박테리아(cyanobacteria), 즉 남조류를 화성 현지로 보내는 것이다.

볼랜드 박사가 밝힌 계획에 따르면, 화성 현지에서 작은 밀폐 용기 안에 화성의 흙을 넣고 여기에 시아노박테리아를 첨가한 후, 산소나 다른 물질이 만들어질 수 있는지를 검증하는 것으로 나타났다.

그는 “만약 이 미생물들이 산소를 만들어 낸다면, 앞으로 추진할 미래의 화성 유인탐사나 혹은 유인기지 건설 시 필요한 산소는 적어도 현지에서 조달이 가능하다는 점을 알려주는 지표로 사용될 수 있을 것”이라고 주장했다.

NIAC 프로그램의 일환으로 개발 중인 마스룸 프로젝트 ⓒ NASA

NIAC 프로그램의 일환으로 개발 중인 마스룸 프로젝트 ⓒ NASA

NASA의 연구진도 볼랜드 박사가 제안한 실험에 대해 기술적인 어려움은 없는 것으로 밝히고 있다. 다만 연구진이 가장 우려하는 것은 시아노박테리아가 밀폐된 공간의 밖으로 빠져나가는 상황이다.

아직 화성의 생명체 존재 여부를 결론 내리지 못한 상태에서 만약 지구의 미생물이 화성에 퍼져나가게 된다면, 화성 탐사와 관련하여 상당한 혼란을 초래할 수도 있기 때문이다.

따라서 시아노박테리아가 밖으로 빠져나갈 가능성이 전혀 없는 현지에서의 실험 방법이 제안된다면, 2020년 대 초에는 화성에서 사상 최초로 인위적인 산소가 만들어질 가능성이 높다.

이번 프로젝트를 공동 추진 중인 NASA의 관계자는 “멀지않은 미래에 화성 기지에서 식물이 재배된다면, 사람은 그 식물이 만든 산소를 호흡하거나, 식물을 식량으로 활용하는 일이 현실이 될 수 있을 것‘이라고 기대했다.

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