지구 대기층에는 온실가스(Greenhouse Gases)가 있다.

온실가스 농도가 증가하면 온실효과가 발생해 지구 표면 온도가 상승하게 된다. 또한 기상이변의 원인이 돼 수많은 재해를 몰고 올 수 있다.

그러나 온실가스는 지구에만 있는 가스다. 행성학자들은 온실가스의 존재를 삶의 증거로 보고 있다. 만일 또 다른 행성에서 온실가스가 발견된다면 그 행성 안에 지구처럼 생물체가 살았거나 살고 있다는 증거가 된다.

ESA‧NASA, 메탄 존재 확인 사실 공표 

지구의 온실가스를 구성하고 있는 기체는 주로 6종으로 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF₆) 등이다.

우주과학자들이 특히 관심을 갖고 있었던 것은 메탄이었다. 지난 2004년 이후 화성의 엷은 대기층에서 수차례 메탄가스가 발견됐기 때문.

메탄은 탄소 분자 1개와 수소 분자 4개가 결합된 유기화합물이다. 동물의 배설물이나 식물의 부패 과정 등에서 배출되는데 지구에서 생성되는 메탄의 95%는 미생물을 통한 화학적 분해과정에서 생성되고 있다.

메탄이 유기화합물인 만큼 태양열 또는 화학 반응 등에 의해 분해돼 수백 년에 달할 만큼 오랜 기간 지속될 수 없는 특성을 지니고 있다. 대기 중에 메탄이 존재한다는 것은 미생물의 분해과정을 통해 메탄이 생성됐거나 생성되고 있음을 말해주는 것이다.

곧 화성에 생물이 살고 있다는 것을 말해주는 셈이다.

이 놀라운 사실을 재확인하기 위해 그동안 많은 우주 과학자들이 노력을 기울여왔다. 그리고 4월 들어 관련 논문이 잇따라 발표되고 있다.

지난 1일(현지 시각) ESA(유럽항공우주국)는 2003년 발사한 유럽 최초의 화성 탐사선 ‘마스 익스프레스(Mars Express)’의 데이터 분석 결과 미량의 메탄 성분을 확인했다고 발표한 바 있다.

이는 이전에 발표된 미항공우주국(NASA)의 탐사로봇 ‘큐리오시티’의 탐사 결과를 뒷받침하는 것이다. 과학자들은 지난 2013년 6월 15일의 데이터 분석을 통해 화성에 메탄 분자가 존재하고 있음을 확인했다고 발표한 바 있다.

그러나 10일(현지 시각) 국제 학술지 ‘네이처’에 게재된 논문에 따르면 가스추적궤도선 TGO(Trace Gas Orbiter)는 화성 궤도에서 어떤 메탄 성분도 발견하지 못한 것으로 나타났다.

10일 논문서 ‘화성의 메탄 가능성 희박’ 

가스추적궤도선 TGO(Trace Gas Orbiter)는 유럽우주국(ESA)과 러시아연방우주국(ROSCOMOS)이 지난 2016년 발사한 탐사 위성으로 그동안 화성 상공 400km 궤도를 돌면서 메탄의 존재를 확인하고 있었다.

연구진은 논문을 통해 화성에 드물게 먼지 폭풍(dust stroms)이 일어나 수개월간 지속됐으며, 이 폭풍으로 인해 먼지가 대거 발생하고, 햇빛을 차단함에 따라 화성 대기 활동에 큰 변화가 있었다고 말했다.

무엇보다 화성 대기 중에 존재했던 수증기에 큰 영향을 받았던 것으로 보인다. 대기 상황을 분석한 결과 먼지 폭풍 기간 동안 화성 대기 중에 분포한 수증기는 높은 고도로 올라갈수록 더 증가하는 것으로 나타났다.

이 같은 연구 결과는 화성 대기에 존재하는 일반 물(H2O)과 중수(HDO) 농도를 비교‧분석한 데 따른 것이다.

또한 수증기의 분포가 아래로 내려갈수록 줄어든다는 것은 생명 현상에 의한 메탄가스 생성 가능성이 그만큼 희박하다는 것을 의미한다. 분석 결과에 따르면 밑으로 내려갈수록 수증기량이 감소해 생명현상에 따른 메탄 생성은 불가능한 것으로 나타나고 있다.

논문에 따르면 먼지 폭풍이 일어나면서 수증기가 상승하는 것은 온도가 상승하기 때문이다. 폭풍 속의 먼지들이 대기 속에서 빠른 속도로 순환하면서 빙운(ice cloud) 형성을 가로막고, 수증기가 아래로 하강하는 것을 방해하고 있다고 설명했다.

이번 논문은 유럽의 벨기에 왕립 우주고층물리연구소(BIRA-IASB), 러시아 우주연구소(IKI), 러시아 과학원(RAS), 미국화학회(ACS) 등이 공동 작성했다. 제목은 ‘Martian dust storm impact on atmospheric H2O and D/H observed by ExoMars Trace Gas Orbiter’이다.

이번 연구 결과는 지난주 유럽우주국(ESA)에서 발표한 내용과 반대되는 내용이다. 분석 결과가 발표되면서 그동안 화성의 메탄 존재 여부를 연구해온 과학자들 사이에 균열 조짐이 보이고 있다.

11일 ‘ABC'에 따르면 NASA는 새로 발표된 공동연구결과에 즉각 반발하고 나섰다.

NASA의 대기과학자 크리스 웹스터(Chris Webster) 박사는 “TGO에 의한 데이터를 부정하는 것은 아니지만 화성 표면을 돌고 있는 로봇 ‘큐리오시티’의 데이터가 더 정확하다”고 말했다.

그는 ‘큐리오시티’와 TGO의 연구 결과를 비교하는 것이 사과와 오렌지를 비교하는 것처럼 명확한 차이가 있다고 주장했다.

‘큐리오시티’의 경우 게일 분화구(Gale Crater)를 직접 조사하고 있지만 TGO는 육지와 멀리 떨어져 화성 상공을 돌고 있다는 것. 웹스터 박사는 “화성에서 약 2km 상공의 대기경계층에서도 메탄을 발견할 수 있다”고 설명했다.

또한 그는 “밤에는 대기경계층이 더 아래로 내려와 수 백 m 상공에서도 메탄을 발견할 수 있는데 그 밀도가 더 높아졌다”고 말했다.

그러나 이번 연구를 이끈 벨기에 왕립 우주고층물리연구소의 안 반달레(Ann Carine Vandaele) 박사는 “먼지 폭풍으로 인해 수증기가 상승하고 메탄 생성이 불가능했던 상황을 말해주고 있다”며 후속 연구를 진행할 계획임을 밝혔다.

그동안 메탄 존재 여부를 연구해온 과학자들 사이에 논쟁이 가열되고 있는 가운데 우주과학계는 이번 연구결과가 향후 화성의 생물체 존재를 확인하는데 중요한 돌발변수가 될 것으로 예상했다.