October 20,2019

생명체가 살 수 있는 행성은?

1억개 행성에 생명체 존재할 수 있어

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화성은 물 흔적의 발견으로 생명체가 존재했을 가능성이 가장 높다고 여겨지는 행성 중 하나이다. 하지만 ‘물이 흘렀던 시기가 지금까지의 추정보다 추웠다’라는 새로운 이론이 제기되면서 과연 그 당시에 생명체가 존재했는가에 대한 의문이 다시 불거지고 있다.

학술지 ‘네이처 지오사이언스’(Nature Geoscience)에 게재된 에드윈 카이트(Edwin Kite) 미국 프린스턴대학(Princeton University) 박사와 연구팀은 이와 관련된 연구 결과를 발표하였다. 근거는 화성탐사로봇인 큐리오시티가 착륙했던 지점 인근에 있는 아올리스 도르사 지역 내에 형성된 수백의 크레이터였다. (원문링크)

연구팀은 논문을 통해 고대 화성 표면에 흐른 물의 흔적이 당시 화산 폭발과 소행성 충돌, 궤도 변화 등으로 잠시 발생했던 따뜻한 날씨 때문에 생성됐을 수는 있다고 설명했다. 하지만 이것이 생명체가 발달할만큼 오래 지속되지는 못했을 것이라고 연구팀은 예상하였다.

연구팀은 화성 표면에 흐른 물의 흔적이 온실가스로 가득한 대기를 가진 행성에서 어떻게 발생할 수 있는지에 대해 설명하고자 했다. 이를 위해서는 우선 화성의 크레이터들이 형성될 때의 대기압을 계산해야 했다. 그래서 미 항공우주국의 화성궤도탐사선(MRO)이 촬영해온 319개의 작은 크레이터의 모습을 고화질로 담아낸 디지털 사진을 분석하였다.

과학자는 지구 이외에 생명체가 살 수 있는 행성에 대한 연구를 많이 진행해왔다. 그 중에서도 화성은 그 가능성이 가장 높은 행성으로 알려져있으며, 실제로 화성에서는 물이 흘렀던 흔적이 발견되기도 하였다.  ⓒ ScienceTimes

과학자는 지구 이외에 생명체가 살 수 있는 행성에 대한 연구를 많이 진행해왔다. 그 중에서도 화성은 그 가능성이 가장 높은 행성으로 알려져있으며, 실제로 화성에서는 물이 흘렀던 흔적이 발견되기도 하였다. ⓒ ScienceTimes

사진을 분석한 결과, 두꺼운 대기를 뚫고 들어간 운석에 가해지는 열기와 어마어마한 압력은 이 운석을 부수어 버리는 원인이 되었다. 하지만 행성의 대기가 두텁지 않으면 작은 운석들도 행성 표면에 도달할 수 있는 것으로 나타났다.

다시 말해 운석이 화성의 대기를 통과하면서 살아남아 크레이터를 생성시킬 수 있는지는 대기의 밀도가 그 운석을 파괴할 수 있는지에 따라 달려있다는 것을 뜻한다. 따라서 화성에 흐른 물의 흔적은 가장 작은 분화구의 크기가 그때 당시의 대기압과 밀접한 관련이 있다는 것을 뜻한다.

크레이터의 최소 크기가 고대 행성의 대기압을 측정하는 지표가 된 것이다. 연구팀은 이러한 결과를 바탕으로 각 크레이터의 크기와 다양한 대기압을 비교하기 위해서 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과, 과거 화성에 흘렀던 물의 흔적은 상대적으로 짧은 시기에 형성된 것으로 나타났다.

이 기간동안 생명체가 발생하기에 필요한 조건인 따뜻하고 습한 상태가 충분히 지속되기 어려웠을 것으로 연구팀은 추정하고 있다. 물론 이번 연구는 화성의 대기가 온실가스로 가득하고 물이 없었을 경우라고 가정한 상태에서 적절한 상황이며, 이런 기준에서 본다면 오랜 기간 화성의 평균 온도는 영하의 상태에서 머물렀을 것으로 추정할 수 있다.

화성 토양의 2퍼센트(%)가 물

프린스턴대학교 연구 이전에 화성의 토양에서 예상보다 많은 양의 물이 발견되었다는 선행 연구가 있었다. 학술지 ‘사이언스’(Science)를 통해 발표된 로리 레신(L. A. Leshin) 미국 렌셀러 폴리테크닉 대학교(Rensselaer Polytechnic Institute) 학장을 비롯한 나사 연구팀의 연구 결과이다. (원문링크)

나사는 큐리오시티에 장착된 ‘화성샘플분석기’(Sample Analysis at Mars; SAM)을 이용하여 화성 표면의 흙을 채취하여 분석하였다. 다양한 지점에서 채취한 토양을 장비 내에서 섭시 835도(℃)로 가열한 뒤, 방출된 화학물 성분을 조사하는 방법으로 연구는 진행되었다.

그 결과, 큐리오시티가 지난 2월 처음으로 채취한 화성의 토양입자를 분석한 결과 화성 토양의 약 2퍼센트(%)가 물로 이우러진 것으로 나타났다. 이는 화성의 흙 27리터(ℓ)를 가열할 경우, 1리터(ℓ)가량의 물을 얻을 수 있는 양이다.

이 뿐만 아니라 흙에서는 물 이오에도 이산화탄소, 산소, 황 화합물과 염소도 함께 검출되었다. 화성의 흙은 대체로 비슷하기 때문에 어디서든 물을 얻을 수 있을 것이라고 연구팀은 예상하기도 하였다. 이번 연구는 화성에 물이 있다는 것을 증명한 하나의 결과라고 할 수 있다.

화성에서 물이 발견된 것은 생명체가 살았다는 아주 중요한 증거가 된다. 왜냐하면 화성에서는 액체 상태의 물이 되지 않기 때문이다. 대기압이 아주 낮은 화성에서 얼음은 액체 상태를 거치지 않고 바로 수증기가 되기 때문이다.

은하계 생명 존재 가능한 행성은 1억개

그렇다면 과연 우리 은하계에는 생명이 존재할 수 있는 행성은 몇개나 될까. 학술지 ‘도전’(Challenges)을 통해 발표된 알베르토 페어렌(Alberto G. Fairén) 미국 코넬대학교(Cornell University) 교수를 비롯한 국제 천문학 공동 연구팀의 연구 결과이다. (원문링크)

연구팀은 은하계에 생명체가 살 수 있는 조건을 갖춘 행성이 무려 1억개나 된다고 밝혔다. 끝을 알 수 없는 넓은 우주에 생명체가 인간 만이 아니라는 것이다. BCI(Biological Complexity Index)를 통해 추정된 결과이다.

이는 일종의 공식같은 것인데 그간 연구팀이 관찰해 온 1000개 행성의 밀도와 온도, 화학성질, 항성과의 거리와 나이 등의 조건을 고려해서 만든 것이다. 연구팀은 이 공식을 이용하여 약 3000억개로 추산되는 은하계 별들과 그에 딸린 행성에 대입하였다.

그 결과 생명 존재가 가능한 행성이 약 1억개가 나오게 된 것이다. 특히 1억개의 행성 중 1~2퍼센트(%)는 태양계에서 생명체가 있을 가능성이 가장 높은 목성의 위성 유로파보다 더 생명체 존재 확률이 높다고 예상하였다.

이번 연구는 밤 하늘에 보이는 5000개의 별 중에서 50개 정도는 그들 주위에 생명체가 살 만한 세계가 있다는 것을 의미한다. 즉, 인간이 우주에 유일한 생명체일 가능성은 없다는 것이다. 물론 1억개나 되는 행성 모두에 인간과 같은 고등 생명체나 지적인 생명체가 살고 있다는 것은 아니다.

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