화성서 발견된 유기물이 초기 생명체 증거?

큐리오시티가 발견한 티오펜에 대한 의문

화성에서 발견된 유기 화합물이 화성의 초기 생명체 출현과 일치하는 것으로 보인다는 연구가 나왔다.

미국 워싱턴주립대와 독일 베를린 과학기술대 연구팀은, 지난 2012~2017년 화성 탐사 로버 큐리오시티(Curiosity Rover)가 화성 게일 분화구의 35억 년 된 토양 퇴적물에서 검출한 티오펜(혹은 싸이오펜, thiophenes)이 화성의 초기 생명체 존재에 대한 증거를 나타낸다고 밝혔다.

워싱턴주립대 우주생물학자인 더크 슐츠-매커크(Dirk Schulze-Makuch) 교수와 베를린 과학기술대 야콥 하인츠(Jacob Heinz) 박사는 ‘우주생물학’(Astrobiology)’ 2월 24일 자에 이 같은 내용을 발표하고, “화학적이라기보다는 생물학적으로 보이는 티오펜의 여러 경로를 확인했으며, 아직은 증거가 좀 더 필요하다”고 말했다.

생명체 존재 여부에 대해 다각도의 연구가 진행되고 있는 화성. 과학자들은 오래전 화성의 기후와 환경은 생명체 생존이 가능했을 것으로 추정하고 있다. ⓒ NASA/JPL-Caltech

티오펜 존재를 둘러싼 의문

티오펜은 지구상에서 석탄과 원유 그리고 흥미롭게도 미식가들과 야생 멧돼지가 선호하는 흰 송로버섯에서 발견된다.

이번 연구에서는 송로버섯보다는 박테리아가 포함됐을 것으로 보이는 생물학적 과정이 화성 토양에 유기 화합물이 존재하는데 중요한 역할을 했을 것으로 보고 있다.

슐츠-매커크 교수는 “지구상에서 티오펜을 발견한다면 이를 생물학적이라고 생각하겠지만, 화성에서는 당연히 이를 증명할 수 있는 잣대가 상당히 높아야 한다”고 말했다.

티오펜 분자는 한 고리에 네 개의 탄소 원자와 한 개의 황 원자가 배열돼 있고, 탄소와 황은 모두 생명을 구성하는 필수 성분들이다. 그럼에도 불구하고 슐츠-매커크 교수와 하인츠 박사는 화성에 이 화합물이 존재하게 된 비생물학적 과정들도 고려했다.

유성 충돌도 하나의 비생물학적 설명을 제시한다. 티오펜은 또한 열화학적인 황산염 환원을 통해서도 생성될 수 있는데, 이 과정에는 섭씨 120도 이상으로 가열되는 일련의 화합물이 포함된다.

티오펜(C4H4S)의 분자 구조 모형과 화학식. ⓒ Wikimedia

후속 탐사선에 대한 기대

이에 비해 생물학적 시나리오에서는 30억 년 전 화성이 좀 더 따뜻하고 습도가 높았던 시절에 존재했을 수 있는 박테리아가 황산염 환원 과정을 촉진시켜 티오펜이 산출됐다고 볼 수 있다. 또 티오펜 자체가 박테리아에 의해 분해되는 다른 경로들도 존재한다.

큐리오시티 로버가 많은 단서를 제공했으나, 이 로버는 큰 분자들을 작은 구성요소로 분해하는 기술을 사용했기 때문에 과학자들은 단지 그에 따른 파편들만 관찰할 수 있었다.

연구팀은 큐리오시티 후속 탐사선인 ‘로잘린드 프랭클린(Rosalind Franklin)’이 올해 7월 발사되면 더 많은 증거들을 확보할 수 있을 것으로 보고 있다.

이 탐사선은 덜 파괴적인 분석법을 사용하는 ‘화성 유기체 분자 분석기(Mars Organic Molecule Analyzer, MOMA)’를 가져가기 때문에 더 큰 분자들을 수집하기가 한층 용이할 것으로 보인다.

슐츠-매커크 교수와 하인츠 박사는 이 차기 탐사선이 수집한 데이터를 활용해 탄소와 황의 동위원소를 조사하도록 권고하고 있다. 동위원소는 일반적인 형태와는 다른 개수의 중성자를 가지고 있는 변형된 화학 원소로, 질량에서 차이가 난다.

논문 저자인 더크 슐츠-매커크 교수는 ‘숨길 수 없는 생명의 신호’가 있으나 아직은 증거가 충분치 않다고 말했다. ⓒ WSU INSIDER

‘숨길 수 없는 생명의 신호(?)’

슐츠-매커크 교수는 “유기체들이 ‘게을러서(lazy)’ 원소의 가벼운 동위원소 변이체 사용을 더 선호하며, 그 이유는 에너지가 덜 들기 때문”이라고 설명했다.

유기체들은 자신들이 생산하는 화합물에서 무겁고 가벼운 동위원소 비율을 변화시킨다. 이 비율은 유기체 자신의 구성체에서 발견되는 비율과는 상당히 다르다. 슐츠-매커크 교수는 이를 ‘숨길 수 없는 생명의 신호’라고 지칭했다.

그러나 차기 로버가 이 같은 동위원소 증거를 보내오더라도 화성에 현재 생명이 존재하거나 한때 존재했음을 결정적으로 증명하기에는 아직 증거가 충분치 않다는 것이다.

슐츠-매커크 교수는 “칼 세이건이 ‘특별한 주장은 특별한 증거를 필요로 한다’고 말했듯이, 확실한 증거를 얻으려면 실제로 화성에 사람을 보내 우주비행사들이 현미경을 통해 움직이는 미생물을 관찰해야 한다는 생각”이라고 말했다.

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